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4 群－3 編－3 章<ver.1/2011.09.12>■4 群（モバイル・無線）- 3 編（移動通信）3 章 移動通信システム（執筆者：上林真司）[2010 年 5 月 受領]■概要■
携帯電話が爆発的に普及し，先進国だけでなく全世界で一人に 1 台の携帯電話という移動無線局をもつ時代が間近に来ている．本章では，まず，この最も身近な携帯電話システムを紹介する．携帯電話がまだ自動車電話と呼ばれていた時代から，これまでの 30 年間の歩みを概観し，現在の第 3 世代移動通信システムの概要（システムの種類とそれぞれの特徴，主な技術，諸元など）を紹介する．
また，携帯電話に先行して普及した無線呼出しシステム，携帯電話を補完するようにして現れた我が国の PHS システム，欧州のディジタルコードレス電話システム，山間部など広いエリアをくまなくカバーする衛星移動通信システムについて，それぞれの特徴，概要を紹介する．
これらの公衆移動通信システムに対して，専用・業務用の移動通信システムとして，従来から警察，消防の移動通信システム，防災行政無線システム，MCA 陸上移動通信システムなどがある．また，海上をカバーする海上移動通信システム，航空機のための航空移動通信
システムがある．
本章は，これらの移動通信システムを網羅し，その概要を把握することを目的とする．なお，無線 LAN システムについては 4 群 4 編に記載する．
【本章の構成】
本章の構成は以下のとおりである．
3-1 セルラーシステム
3-1-1 第 1 世代セルラーシステム：NTT 方式，AMPS，TACS 方式，NMT 方式
3-1-2 第 2 世代セルラーシステム：PDC，IS-54/IS136，GSM，cdmaOne
3-1-3 第 3 世代セルラーシステム
WCDMA（Release 99，HSDPA，HSUPA，LTE）
CDMA2000（EV-DO（Rev.0），EV-DO（Rev.A），BMCS，EV-DO（Rev.B），UMB）
3-2 PHS
3-3 無線呼出しシステム：ERMES，FLEXTM，FLEX-TD
3-4 ディジタルコードレス電話システム：DECT，その他
3-5 その他の陸上移動通信システム：警察，消防，業務用無線，公共ディジタル移動通信システム，ディジタル MCA 陸上移動通信システム
3-6 衛星移動通信システム：N-STAR，インマルサット，イリジウムシステム，その他
3-7 海上・航空移動通信：航空移動通信（ATSC，AOC，AAC，APC），海上移動通信（GMDSS，
外航船・内航船の通信，遠洋漁船の通信，沿岸小型船舶の通信）

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4 群－3 編－3 章<ver.1/2011.09.12>■4 群 - 3 編 - 3 章

3-1 セルラーシステム
3-1-1 第 1 世代セルラーシステム（執筆者：坂本正行）[2008 年 6 月 受領]

高アンテナ高，大送信電力で，できるだけ電波を遠くまで届かせることを基本とする従来の移動無線方式に対して，セル（cell）と呼ばれる比較的狭いエリアをカバーする複数の基地
局をサービスエリア内に規則的に配置するいわゆるセルラーシステムが 1970 年台の終わりから 1980 年代のはじめにかけて各国で相次いで開発・導入された．後にディジタル方式へと大きく発展していくことになるが，最初に導入されたこれらアナログ方式を第 1 世代セルラーシステムと呼んでいる．
セルラーシステムの最大の特徴は，セル半径比で一定距離以上離れた基地局どうしで同じ周波数を繰り返して使用することである．セル半径比で一定距離であるから，セル半径を小さく（すなわち基地局間距離を小さく）するほど，より近い距離で繰り返し使用が可能になり，周波数利用率を向上させることができる．しかしセル半径が小さいために通話中にセル（基地局）を移行してしまうことになり，いわゆるハンドオーバなど，複数基地局を連携させる複雑な制御が必要であった．また，業務用途ではなく一般ユーザの「電話」としての使用を想定しており，ダイヤルによる自動接続，できるだけ固定電話に近い良好な通話品質，など当時としては高度な要求条件を満たしたものであった．
第 2 世代以降のシステムが，ISO レイヤーモデルに準拠した制御プロトコルで，かつ最初から携帯電話サービスを対象としていたのに対して，移動に特化した専用プロトコルであったこと，移動機の大きさの制約から車載の自動車電話として出発したことが第 1 世代システ
ムの特徴である．しかし，モトローラ社のマイクロタックや NTT のムーバに代表される携帯電話が出現しており，また移動通信事業者間の競争体制が実現するなど，今日の発展への原動力となった条件が整えられた時期でもあった．
(1)

NTT 方式 1)NTT（当時は電電公社）は 1979 年に世界で初めてセルラーシステムの商用サービスを開始した．セル半径は都市部で 5 km，郊外地で 10 km 前後を標準とし，移動機（車載機）は6600 cc，7 kg，5 W 送信であった．東京を皮切りに数年を掛けて全国主要都市にサービスが拡張され，1987 年 3 月末には全国のユーザ数が 10 万弱に達するなど緩やかではあるが着実に発展していった．しかし，当時のシステム容量は１地域（例えば関東圏）当たり 10 万ユー
ザ程度とされており，容量増大の必要性に迫られることになった．前述のように基地局を増設してセル半径を縮小すれば容量は増加するが，当時のユーザ数では投資に見合う収入を見込むのは困難な状況であった．そこで，基地局数を増やすことなくシステム容量を増大させた大容量方式 2)が 1988 年に導入された．新移動機は旧方式と大容量方式の両方にアクセスできるコンパチビリティをもたせたため，容量増が必要なエリアにだけ追加で設備することにより対応可能であった．
容量増大技術として，(a)チャネル間隔を 1/2 の 12.5 kHz に狭小化，(b)狭小化したチャネル
を更に 1/2 の 6.25 kHz 間隔で使用するいわゆるインタリーブチャネル配置，(c)ダイバーシチ
受信（基地局・移動機とも）及び移動機の送信電力制御による干渉軽減，(d)同一チャネル干

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渉増大時にこれを検出して干渉の少ないチャネルに切り替える干渉回避，などの新技術が採用された．ダイバーシチ受信は最大周波数偏移低下に伴う通話品質劣化への対策としても有効であり，一定の品質を確保しつつ，高い周波数利用効率を達成したシステムであった．
(2)

AMPS, TACS 方式

AMPS（Advanced Mobile Phone Service）3) は米国で開発されたシステムで，1980 年にサービスが開始された．チャネル間隔を狭小化することによって周波数軸上の利用率を向上させる NTT 方式と異なって，FM の広帯域利得により干渉耐力を向上させて地理的繰り返し使用
効率を重視するシステムであった．しかし，その後の需要増への対処のため，チャネル間隔
を 1/3 の 10 kHz（20 kHz 幅チャネルをインタリーブにより 10 kHz 間隔で使用）に狭小化した N-AMPS（Narrowband-AMPS）も実用化されている．
AMPS を英国の周波数事情に合うよう修正した TACS（Total Access Communication System）
4)が 1985 年に商用されている．更に日本向けに若干改良した J-TACS が 1989 年にサービス開始された．
(3)

NMT 方式 4)1981 年には，北欧 4 か国を対象とする NMT（Nordic Mobile Telephone）方式がサービスされた．NTT 方式，
AMPS などが基本的には国内での利用を想定したものであったのに対して，
北欧 4 か国間で移動機を互いに自由に使えるいわゆる国際ローミングを実現した点で画期的なシステムであった．
表 3・1 第 1 世代セルラーシステムの無線諸元
NMTNTT 大容量方式

AMPS（N-AMPS）

周波数帯

800 MHz

900 MHz

チャネル間隔6.25 kHz

30 kHz（19 kHz）

25 kHz/12.5 kHz

変調方式

PM

PM

PM

最大周波数偏移

2.5 kHz

12 kHz（5 kHz）

5 kHz

項

目

450/900 MHz■参考文献
1) 泉一雄，吉川憲昭，浜田泰昭，大井哲雄，武内正史，菊池敬昭，“総合報告 自動車電話方式，”信学誌, vol.64, no.1, pp.7-29, Jan. 1981.
2) 倉本実，渡辺邦夫，江口真人，結城主央巳，小川圭祐，“総合報告 大容量自動車電話方式，”信学誌，vol.71, no.10, pp.1011-1022, Oct. 1988.
3) W.R. Young, “Advanced Mobile Phone Service: Introduction, Background, and Objectives,” Bell System Tech.
Journal, vol.58, no.1, pp.1-14, Jan. 1979.
4) T. Haug, “The NORDIC mobile telephone system, an extension of the telephone network,” IEEE Globecom ’83,
pp.1405-1409, Nov./Dec. 1983.

3-1-2 第 2 世代セルラーシステム 1)（執筆者：中嶋信生）[2009 年 1 月 受領]

移動通信では大きな技術的転換が各世代で行われてきたが，なかでも第 2 世代ではアナロ
グからディジタルに切り替わる最も大きな転換が行われた．標準化の世界でも第 2 世代では
世界統一方式の実現という目標が立てられた．携帯電話の爆発的普及や i モードがきっかけで本格化したディジタルサービスは，すべて第 2 世代のなかで起きた出来事である．第 1 世

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代時代にこれらの発展を期待してディジタル方式の研究実用化が世界中で始まったが，しかし現在のような繁栄までは想像できていなかった．第 2 世代開発，言いかえるとディジタル化の直接の動機は自動車電話の周波数不足と産業競争上の問題であった．我が国では NTT
が 800 MHz 帯で 15 MHz×2 の帯域を使用して，世界で最も周波数効率の高いアナログ大容量方式を提供していたが，それでも本格的な自動車電話の普及には周波数が不足であった．自動車普及国の米国も同様であった．一方，ヨーロッパでは各国が陸続きであるにもかかわらずそれぞれ異なる方式を使用していて不便であることと産業保護の観点から，ヨーロッパ独自の統一方式を作ることを目指していた．その手段がディジタル化であった．しかしながら，技術的必然性からディジタル化に進んだとは必ずしも言い切れない．というのは，回路の複雑さ，音声のディジタル化，消費電力のどれをとっても当時の技術ではディジタル方式の方がアナログ方式より劣っていた．周波数利用効率も格段に優れていたわけではなかった．それにもかかわらずディジタル化が検討されたのは国間の開発競争で遅れをとってはならないという考えが底にあったのではないかと思われる．
ディジタル方式の開発と標準化は，日米欧の 3 極構造の下で進められた．我が国では，当時のアナログ方式に置き換わるだけの性能が必須であることが，開発の重要な条件であった．
特に携帯電話端末が大きさや消費電力の点でアナログ方式よりも劣ることは認められなかっ
た．したがってアナログディジタルのデュアルモード端末はあり得なかった．ディジタル方
式はアナログ方式と全く独立で，端末はシングルモードであった．一方，米国では新しい移動通信インフラを即座に全国展開することが必須のシングルモード端末は，膨大な初期投資が必要なため，デュアルモード端末を選択した．この判断が米国ではその後のディジタル方式普及を遅らせる一つの原因となった．
日米は当初アクセス方式として SCPC（Single Channel Per Carrier）という最もシンプルで実現性の高い FDMA（Frequency Division Multiple Carrier）方式の適用を検討していた．その後，米国の標準化会議でスウェーデンのエリクソン社が TDMA（Time Division Multiple Access）
方式を提案し，モトローラやルーセントテクノロジーの推奨する FDMA と競ったが，投票の結果 TDMA 方式に軍配が上がった．我が国でも同時期に TDMA 方式の適用性を独自に検討し，その結果周波数利用効率や回路構成などの面で TDMA の有用性が明らかになったため，課された条件（周波数効率，アナログ方式に対する優位性）を考慮して最適な TDMA 方式を設計した．
国内における標準規格の検討は RCR（Research & Development Center for Radio System: 電波システム開発センター）で行われた．基本設計が完了した NTT の提案をベースに国内統一規格が策定され，規格書が 1991 年 4 月に刊行された．当初は JDC（Japan Digital Cellular
Telecommunication System）と呼ばれたが，その後世界への普及を願って PDC（Personal Digital
Cellular Telecommunication System）へと改名された．
ヨーロッパでは，GSM（Group Special Mobile：フランス語，現在は Global System for Mobile
communications に変更された）の名称で統一移動通信方式の標準化が進められ，各国から様々な方式が提案された．ドイツでは CDMA が検討され提案されていた．各国の利害が絡むなかの投票で，ヨーロッパでもやはりエリクソン提案の TDMA 方式が第 1 位となった．このTDMA 方式は，日米の方式とはかなり異なっていた．
ITU 傘下の無線通信に関する国際標準化機関 CCIR では，既に述べたように第 2 世代方式
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で世界統一を図ろうとしたが，どの方式にも合意を得ることができず，三つの方式がすべて世界標準となった．それらの主な仕様を表 3･2 に示す．
表 3・2

第 2 世代セルラー方式一覧

日米の方式は実用化の課題が近いこともあって類似性が高い．TDMA の多重数が 3 チャネ
ルと少ないのは，マルチパスの遅延による符号誤りを避けるために通信速度をできるだけ下げる必要があること，後述する MAHO を実現するためには最低 3 チャネル必要なことから決まった．音声符号化方式の決定は両国共コンペティションで行われ，日米共にモトローラ
提案の VSELP 方式が採用された．日米方式の主な違いは，無線チャネル間隔と波形等化器にある．波形等化器はマルチパス間の遅延が問題になるとき必要とされる．当時波形等化のための信号処理はかなりの回路的負荷であった．そこで我が国ではいろいろなマルチパス環
境下で実験を行い，40 kbps 程度の信号速度ならばダイバーシチ受信で改善できると判断し等化器は使用しなかった．一方，米国ではある環境下における実験で非常に大きな遅延が観測されたため，等化器を必須とした．この等化器とデュアルモード化が携帯電話端末の小型化において以後大きな重荷となった．
GSM 方式の標準化では，他国からの容易な市場参入を防ぐために高い技術目標が設定された．その結果は TDMA の多重数などに表れている．日米の 3 チャネル多重に対し 8 チャネル
多重と倍以上であり，更に音声符号化速度も高い．高速伝送のため波形等化器は必須でかつ高い性能が要求された．加えて TDMA 方式では，送信時には多重数に比例した高いピーク電力が要求され大きな容量の電力増幅器が要求される．日米方式の多重数が少ないのはこれも理由の一つであった．GSM ではこのように回路技術面で高度な課題が多かったため，実用化
当初には通信品質や電池の持ちが悪かった．しかし半導体技術の進歩に伴い，今では日米方式に対する性能面での劣勢はほとんどなくなった．また，ショートメッセージや SIM カードなど，現在当たり前になっている諸機能も GSM だけが当初から採用していた．
第 2 世代方式で携帯電話が爆発的に普及したのは，無線伝送のディジタル化だけでなく，そのほかの技術に負うところも大きい．それらを列挙すると，①

MAHO（Mobile Assisted Hand Over：移動機補助ハンドオーバ）②

基地局共通電力増幅器

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③

線形変調

④

線形高能率増幅器

第 1 世代のアナログ方式では，基地局側が移動機の位置を検出し，タイミングを見計らってハンドオーバを行っていた．図 3･1 に示すように，位置を検出するために各基地局には専用の受信機が備えられ，受信した情報は制御局に集約されて，受信レベルの比較によりおよ
その位置を推定していた．一方，第 2 世代では移動機が自分の位置を検出した．具体的には，
図 3･1 に示すように移動機は TDMA 通信の空き時間に受信機の周波数を周辺の基地局の送信周波数に合わせてその受信レベルを観測し，その情報を制御回線で基地局に伝送する．その後の処理は第 1 世代と同じであるが，基地局の設備や伝送路は大幅に軽減されたことが特徴である．一方，移動機では位置検出専用の回路をほとんど必要としていない．このように移動機がハンドオーバ制御の一部を担っていることから MAHO と呼ばれる．

図 3・1

TDMA 方式における周辺基地局からの電波受信

基地局は複数の無線チャネルを送受信するが，それぞれにアンテナを備えるのは経済的でないので，第 1 世代では，1 本のアンテナを複数の送信機で共用するアンテナ共用装置が使用されていた．この共用装置はフィルタの塊であり大きなスペースとコストを要していた．
また挿入損失も数 dB と少なくなかった．複数の無線チャネル出力を合成後に電力増幅する
共通電力増幅器があれば，このような問題は生じなかったが，増幅器で IM3（3 次歪）を発生させないために極めて線形性の高い性能が要求され，第 1 世代では実現できなかった．第2 世代で実現した共通電力増幅器はアンテナ共用装置より小型な特徴も備えていたため，基地局装置の小型化に大きく貢献し，その結果従来は電話局の機械室のような特殊な場所にしか設置できなかった基地局装置が，ビルの屋上やマンションの一室に設置できるようになり，
基地局設置の自由度が大幅に向上した．
日米の方式では π / 4 シフト QPSK 変調を適用した．周波数効率に優れているが線形変調のため電力増幅器の効率が低下し，移動機では消費電力が増加する難点があった．しかし効率の高い線形電力増幅器が開発され，その問題も解決した．
PDC 方式は，1993 年に導入したあとも改良が施され，1.5 GHz 帯の周波数追加，ハーフレ
ート音声符号化方式の採用（TDMA の多重数は倍増），パケット通信機能の追加などである．
ハーフレート音声符号化アルゴリズムはコンテストの結果，NTT ドコモの PSI-CELP 方式が

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4 群－3 編－3 章<ver.1/2011.09.12>採用され，PDC の周波数効率は 2 倍となった．
電話のようなストリーム形の通信とパケット通信は全く別のアクセス方式であるが，なるべく既存のインフラを活かし，必要最低限の機能を追加することで，経済的にパケット機能を付加することに成功した．すなわち，無線の仕様はほとんど変えずに，それまで無線回線制御で使用していたパケット方式を通信チャネルにも適用した．コアネットワークは図 3･2に示すようにオーバーレイ構造とした．

図 3・2 PDC 方式にオーバーレイされたパケットネットワーク

短期間に爆発的な普及を遂げた i モードは，このパケット機能とインターネットを組み合わせたものであり，パケット機能が前もって備えられていなければ実現しなかった．
第 2 世代は日米欧共に TDMA 方式でスタートしたが，途中から米国の Qualcomm 社が表3･2 に示す CDMA 方式を新たに開発し，国際標準規格に加えられた．そして CDMA が中心となる第 3 世代方式の引き継がれていくことになる．
■参考文献
1) 桑原守二監修，“ディジタル移動通信，”科学新聞社，1992.

3-1-3 第 3 世代セルラーシステム（3.9G を含む）
(1)

WCDMA

（執筆者：中村武宏）[2008 年 12 月 受領]

W-CDMA は，第 3 世代移動通信システムとして国際電気通信連合 無線通信部門（ITU：
International Telecommunication Union Radiocommunications sector）にて，IMT-2000（International
Mobile Telecommunications-2000）と称して 1999 年に承認された五つの方式のうち，CDMA
Direct Spread に該当するものである．UMTS（Universal Telecommunication System）とも呼ばれる．
W-CDMA の標準仕様作成作業を効率良く進めるために，世界各国の標準化団体が協力して，
1998 年 12 月に 3GPP（3rd Generation Partnership Project）を発足した．3GPP では 1999 年末に最初の標準仕様（Release 99 と呼ばれる）をリリースし，その後もシステムの更なる高機能化を目的とし，標準化仕様作成作業が続けられている．その主なものに，パケット伝送の高

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速化，高効率化を図った HSDPA（High Speed Downlink Packet Access）と HSUPA（High Speed
Uplink Packet Access．3GPP 内での正式名称は EUL: Enhanced Uplink）があり，それぞれ 2002
年，2004 年に Release 5 及び Release 6 として仕様がリリースされた．更に，将来的なデータ通信需要のよりいっそうの高まりを考慮し，3GPP では HSDPA/HSUPA からの更なる飛躍的なシステムの性能向上を図るため，LTE（Long Term Evolution．3GPP 内での正式名称は，
Evolved UTRA and UTRAN）の仕様検討を進め，2007 年末に主要仕様がすべて Release 8 として承認された．以下に，Release 99, HSDPA, HSUPA, LTE の概要を述べる．
(a)Release 99 仕様

W-CDMA Release 99 仕様には，デュープレックス方式として FDD（Frequency Division
Duplex）と TDD（Time Division Duplex）が存在する．FDD の主要諸元を表 3･3 に示す．
表 3・3

W-CDMA FDD 主要諸元

アクセス方式

Direct Sequence CDMA

デュープレックス方式

FDD

帯域幅

5 MHz

チップレート3.84 Mcps

データ速度～2 Mbps

フレーム長

10 msec

誤り訂正符号

ターボ符号，畳み込み符号

誤り訂正インタリーブ長10, 20, 40, 80 ms

データ変調

下り QPSK，上り BPSK

拡散変調

下り QPSK，上り HPSK

拡散率

4～512

基地局間同期

非同期（同期運用も可）

Release 99 で用いている無線アクセス方式は W-CDMA（Wide-band CDMA）方式である．
W-CDMA ではスペクトラム拡散通信技術を用いた多元接続方式である．スペクトラム拡散通
信とは，情報信号のスペクトラムを最低限必要な帯域より広い帯域に拡散して伝送する通信方式である．スペクトラム拡散通信は，耐干渉性に優れ，また無線伝送路でのマルチパスや歪みに強いといった特徴をもつ．W-CDMA では，複数存在する拡散方式のうち，直接拡散方式が採用されている．
W-CDMA では，各ユーザに特定の拡散コード（拡散符号）が割り当てられ，自己の拡散コードと照合することによってユーザごとのチャネルを識別する．W-CDMA では複数のユーザは同一の周波数帯域と時間を共有することができるため，周波数の繰り返し配置を考慮する必要がなく，ネットワーク運用の負荷を軽減することができる．
スペクトラム拡散通信特有の遠近問題を避けるため，所要品質を維持できる最低限の送受
信電力となるように，ユーザごとの個別の物理チャネルを設定し，0.67 msec 周期で高速に送信電力制御を行っている．更に，複数の基地局と同時接続し，最大比合成もしくは選択合成することでダイバーシチ効果を得つつ遠近問題も解消できるソフトハンドオーバが適用されている．
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W-CDMA は従来の CDMA 方式に対し，より広い帯域に拡散した CDMA 方式である．広帯
域化を図ることにより，マルチパスの分解能力が向上し，RAKE 合成における受信特性の改善を図ることができる．更に，統計多重効果の向上による容量の拡大を図ることができる．
フレーム長は 15 slot からなる 10 msec を基本とし，誤り訂正符復号処理単位であるインタ
リーブサイズは表にあるように，フレーム長の 1, 2, 4, 8 倍の値が設定できるようになっている．
データ変調方式は，下りは QPSK，上りは BPSK である．拡散変調の上りは瞬時送信電力を低減して移動局送信アンプの要求性能を軽減できる HPSK（Hybrid-Phase Shift Keying）が採用されている．検波方式は，無変調のパイロットシンボルを利用して無線伝搬路での位相回転を推定し，復調に用いるパイロット同期検波である．
様々な伝送速度（マルチレート）を実現しつつ，コード間の直交性を確保して干渉電力を低減し，容量増大を図ることができる拡散コードとして，OVSF（Orthogonal Variable Spreading
Factor）コードを用いている．
チャネル符号化は畳み込み符号及びターボ符号をチャネルの所要 QoS に応じて使い分けている．特に高速データ伝送に対しては，より特性の良いターボ符号が適用される．
基地局間同期については，基地局の展開の自由度を確保するため，厳密な同期が不要な局
間非同期を前提とした方式となっている．
(b)

HSDPA

インターネットアクセスなどの IP テクノロジーの急激な普及に伴うパケット伝送需要の急増，及び通信料金の低廉化の期待と必要性の高まりを背景に，下り（基地局から移動局）
方向のパケット伝送に関する更なる高速化，高効率化を図った HSDPA の標準仕様が Release
5 として作成された．HSDPA の主要緒元を表 3･4 に示す．
HSDPA では現行の W-CDMA 方式に，共有チャネル，適応変調符号化，適応スケジューリ
ングなどの以下に示す技術を採用することによって，データ通信の高速化，高効率化を図っ
ている．
表 3・4

HSDPA 主要諸元

物理チャネルデータ速度～14.4 Mbps

誤り訂正符号

ターボ符号

誤り訂正インタリーブ長

2 ms

データ変調

QPSK, 16QAM（Release 7 で 64QAM 追加）

Hybrid-ARQ

N-channel stop and wait
合成方法は Chase combining もしくはIncremental redundancy
16

拡散率

①

共有チャネル（Shared Channel）

W-CDMA 方式における複数の下り物理チャネルをセル内の一つの共有チャネルとし，この共有チャネルを動的に 2 ms 単位で複数の移動機に高速割り当て制御することで高効率化を可能としている．

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適応変調符号化
Release 99 では音声のような回線交換サービスを考慮し，ユーザ（移動機）ごとに個別に物理チャネルを設定し，送信電力制御で所要の品質を維持することを主眼としていた．
HSDPA では，基本的にベストエフォートに基づくパケットデータ伝送に特化している．送信
電力は固定とし，データレートや伝送遅延の変動をある程度許容して，電波の伝搬状況に応じて最適な変調方式及び符号化率を動的に選択してデータ伝送の高速化及び高効率化を図る
伝送方式がとられている．具体的には，移動局が基地局からの電波の無線状況を測定し，移動局から基地局にその測定結果を送信する．基地局は送られてきた測定結果に従って，QPSK
または 16QAM の変調方式から最適な変調方式と，最適な符号化率（R＝1/3～1）を動的に選択する．この結果，良好な無線状況では 16QAM 及び高符号化率を用いて高速伝送を行い，無線状況が比較的悪い場合には QPSK 及び低符号化率を用いて伝送誤りの増加を防ぐように機能する．HSDPA では，2 ms の短い周期で変調方式及び符号化率を選択することによって，変動の激しい無線環境においても高効率なデータ通信を可能としている．
③

適応スケジューリング
複数の移動局から送られてくる無線状況を示す制御情報をもとに，無線状況が比較的良好な移動局に対するデータ送信を優先して取り扱うように基地局にてスケジューリングを行う．
この制御は 2 ms ごとに高速に行われる．これにより，個々の移動局の伝送効率だけでなく，システム全体の伝送効率の向上を図ることができる．
④

Hybrid-ARQ
Release 99 のデータ伝送における再送制御では，誤りを検出した受信データは破棄していたのに対し，HSDPA では，再送されたデータと過去受信されたデータを移動局にて電力的ま
たは符号処理的に合成したあとに復号化することによって，受信特性の向上及び高効率伝送を可能としている．Hybrid-ARQ の再送アルゴリズムはシンプルな stop-and-wait であるが，効率向上のため，複数のプロセスを平行して処理する N-channel stop-and-wait が用いられている．プロセスの最大数は 8 である．再送信号の合成方法としては，同一ビット系列を再送して電力的に合成する chase combining と，送信ごとに異なる冗長ビットを送信して符号処理的に合成する incremental redundancy が選択可能である．
上記の技術を用い，HSDPA の初期仕様（Release 5）では無線伝送方式上の最大性能は約14 Mbps となっている．ただし，移動機の能力については，端末の目的やコストによって能力を選択できるようにカテゴリー分けされている．カテゴリーは約 0.9 Mbps から約 14 Mbpsの範囲で 12 段階規定されている．
また，HSDPA では，Release 99 に準拠したシステムからの円滑なシステム更改を可能とするため，Release 99 に定める機能との上位互換性（バックワードコンパチビリティ）を確保している．具体的には，チャネル構成として，同一キャリア内及び同一移動局内で Release 99などのチャネルと HSDPA 関係チャネルとの共存を可能となるよう HSDPA 関係チャネルを新規に追加し，送信電力及び拡散コードを適切に共有できる方式としている．
HSDPA に関してはその後も機能改善提案が出され，最新標準仕様では，変調方式として
64QAM が盛り込まれ，また受信ダイバーシチ，更には MIMO の適用まで考慮されている．
(c)

HSUPA

近年の画像伝送やファイル共有などの需要の高まりに応じて，上り（移動局から基地局）
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方向についても無線伝送能力の向上の要求が高まり，それに対応するために，HSDPA 同様に上りの高速化，高効率化を図ったものが HSUPA である．
基本的には HSDPA で導入された技術が HSUPA にも適用されている一方で，HSUPA のユーザデータ伝送用の物理チャネルは，基本的に Release 99 同様にユーザ（移動機）ごとの個
別チャネルであり，Release 99 で適用されている送信電力制御やソフトハンドオーバ機能は
HSUPA でも適用されている．HSUPA の主要緒元を表 3･5 に示す．
表 3・5

HSUPA 主要諸元

物理チャネルデータ速度～5.76 Mbps

誤り訂正符号

ターボ符号

誤り訂正インタリーブ長2, 10 ms

データ変調

BPSK（Release 7 で 16QAM 追加）

Hybrid-ARQ

N-channel stop and wait
合成方法は Chase combining もしくはIncremental redundancy
2～256

拡散率

以下に，HSUPA で適用されている主要機能について述べる．
①

適応変調符号化HSUPA の初期リリースである Release 6 仕様では，データ変調方式は Release 99 同様 BPSKのみであり，適応変調は用いられていない．しかし，HSUPA の更なる改善として次期リリースである Release 7 仕様にて，HSUPA にも 16QAM が適用され，動的に変調方式を制御可能となっている．符号化については HSDPA 同様，ターボ符号の符号化率を動的に制御可能である．適応変調符号化の制御周期としては，2 ms と 10 ms の 2 種から選択可能となっている．
②

適応スケジューリングHSDPA 同様に，基地局にて高速（2 ms もしくは 10 ms 周期）に，無線環境に適応したス
ケジューリングを行うが，本質的に HSDPA のスケジューリングとは異なる．HSDPA では１
基地局から複数の移動局へのデータ伝送であり，基地局の全無線リソース（送信電力）を短時間（2 ms）の間 1 移動機のみに割り当て，時分割で複数ユーザにデータ伝送するスケジューリングを基本としていた．これに対し，HSUPA では複数の移動機から一つの基地局へのデータ伝送であり，無線リソース（基地局総受信電力）を複数の移動機間で共有して使用できるようにスケジューリングする．具体的には，移動機の送信電力の余裕分を顧慮しつつ，複数の移動機からの信号の総受信電力が所定値となるように，各移動機に送信電力を割り当てることでスケジューリングを行っている．
③

Hybrid-ARQ
HSDPA 同様の Hybrid-ARQ が適用されている．ただし，N-channel stop and wait のプロセス

数は，インタリーブ長 2 ms，及び 10 ms それぞれで 8 及び 4 プロセスの固定値となっている．
HSDPA 同様，移動機の用途やコストに応じて移動機能力を選択できるように，カテゴリー分けされている．HSUPA では最大スループット能力として，0.72 Mbps から 5.76 Mbps の範囲で 6 段階のカテゴリーが規定されている．

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また，HSUPA でも HSDPA 同様，Release 99 などに定める機能との上位互換性（バックワードコンパチビリティ）を確保しており，チャネル構成として，同一キャリア内及び同一移動局内で Release 99 などのチャネルと HSUPA 関係チャネルとの共存を可能となるよう
HSUPA 関係チャネルを新規に追加し，送信電力及び拡散コードを適切に共有できる方式としている．もちろん，HSDPA との共存も可能である．
(d)

LTE（Long Term Evolution）

HSDPA, HSUPA 規定後も，将来的な更なるデータ通信需要の増加を見越し，また 3G シス
テム自体を将来的にも競争力を有するシステムとするために，飛躍的な性能向上を目指して
LTE（Long Term Evolution）と称して 2004 年末に標準化作業が開始された．その後，要求条件の検討を経て精力的に検討が行われ，2007 年末に主要仕様がすべて承認されるに至っている．
LTE の主要な要求条件としては，ユーザスループット，周波数利用効率の向上はもちろん，
制御遅延，伝送遅延の短縮化も含まれる．合意された具体的な要求条件を表 3･6 に示す．
表 3・6 主な LTE 要求条件
ピークスループット

下り 100 Mbps 以上，上り 50 Mbps 以上

ユーザスループット

Release 6 仕様の HSDPA/HSUPA に対し
セル内平均 下り 3～4 倍，上り 2～3 倍
セル端 下り 2～3 倍，上り 2～3 倍周波数利用効率

Release 6 仕様の HSDPA/HSUPA に対し

制御遅延

Idle 状態から active 状態まで 100 ms 以内

伝送遅延

RAN 内片道遅延 5 ms 以内

下り 3～4 倍，上り 2～3 倍

上記要求条件のほか，システムのシンプル化についても主要な要求条件の一つとして合意された．また，LTE はパケット伝送に特化して最適化が図られる一方で，音声のような回線
交換サービスもサポート可能とするように検討された．
これら要求条件を踏まえて検討した結果，以下の主要機能が合意され，標準仕様に反映されている．LTE の主要緒元を表 3･7 に示す．なお，HSDPA/HSUPA で適用された主要技術である適応変調符号化や Hybrid-ARQ は LTE でも同様に適用されている．
表 3・7 LTE 主要緒元
アクセス方式下り OFDMA，上り Single-carrier FDMA

周波数帯域幅

1.4, 3.0, 5, 10, 15, 20 MHz

サブキャリア間隔

15 kHzCyclic Prefix（CP）長Short: 4.7μsec，Long: 16.7μsec

フレーム長

1 ms

変調方式

QPSK, 16QAM, 64QAM（上りの 64QAM は option）

誤り訂正符号

ターボ符号

マルチアンテナ技術

1x2, 2x2 MIMO, 4x2 MIMO, 4x4 MIMO

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アクセス方式
耐マルチパス干渉能力や，周波数スケジューリング，MIMO などの先進無線伝送技術との親和性を考慮し，OFDM 系のアクセス方式が採用されている．特に上りについては，PAPR（Peak-to-Average-Power-Ratio）の低減による移動機の送信アンプ効率の向上を図るため，
single carrier FDMA が採用されている．
②

スケーラブルな周波数帯域幅
従来の 3G システムでは周波数帯域幅は 5 MHz のみであったが，LTE ではシステム性能の向上を図る一方で，利用可能な最大周波数帯域幅が，地域や通信事業者，周波数帯ごとに異なることを考慮し，1.4, 3.0, 5.0, 10, 15, 20 MHz の 6 種の周波数帯域幅を選択可能となっている．
③

マルチアンテナ技術
最大 4x4 のアンテナ構成を考慮した MIMO が適用されている．また，無線環境（受信 SINR

やアンテナ間相関特性）に応じて適応的に送信ストリーム数を制御する rank adaptation 技術が適用されている．
④

無線アクセスネットワーク（RAN）アーキテクチャ
RAN アーキテクチャは，従来は無線制御局及び基地局の 2 ノード構成であったが，制御・伝送遅延の短縮化，システムのシンプル化を図るため，基地局（eNode B と称する）のみの構成となっている．
LTE の詳細仕様が 2007 年末に合意されるに至る一方で，IMT-Advanced（4G）の検討が ITU-R
を中心に進められており，それに対する 3GPP としての対応について，2007 年後半より 3GPP
にて検討が開始された．その結果として，IMT-Advanced として 3GPP から提案すべき無線システムとしては，LTE をベースとすることが 3GPP にて合意されている．
(2)

CDMA2000（執筆者：鈴木利則）[2008 年 12 月 受領]

CDMA2000 は，W-CDMA と並ぶ第 3 世代セルラーシステムの世界標準規格であり，1999
年に発足した 3GPP2（3rd Generation Partnership Project 2）で仕様が策定され，日本においてはARIB STD-T64 として 2000 年 3 月に承認され，2002 年 4 月に CDMA2000 1X（後述）が商用化された．W-CDMA に対する CDMA2000 の大きな特徴として，次の 3 点があげられる．
•

バックワードコンパチビリティ：CDMA2000 は，第 2 世代セルラーシステムであるIS-95 1とのバックワードコンパチビリティを保っている．すなわち，IS-95 端末がCDMA2000
システムのなかで第 2 世代端末として機能し，また，CDMA2000 の端末はIS-95 システムのなかでは第 2 世代端末として使用できる．これにより，CDMA2000 は第 3 世代へのス
ムーズな移行を実現した．

•

基地局間同期：基地局から送出される信号は高い精度で同期している必要がある．これは IS-95 から引き継ぐ特徴であり，一般に GPS などを用いて基地局間同期を確保している．CDMA2000 の端末は，一度システムに同期してしまえば，アクセスする基地局が変わってもタイミングを再検出する必要がなく，また，下りソフトハンドオフ時の信号合成が容易となるなど，種々のメリットがある．

1
第 2 世代セルラーシステムの範ちゅうではあるが，高速データ通信をサポートする IS-95（cdmaOne）を
2.5 世代として区別することがある．

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4 群－3 編－3 章<ver.1/2011.09.12>•

帯域幅 1.25 MHz を基本とする CDMA:W-CDMA は帯域幅 5 MHz を基本とする CDMA 方式であるのに対し，CDMA2000 は IS-95 と同じ帯域幅（1.25 MHz）が基本であり，また，
マルチキャリア CDMA 方式を指向していた．CDMA2000 には，占有帯域幅 1.25 MHz のCDMA2000 1X と 3.75 MHz 幅の CDMA2000 3X があり，3X の下り信号は，
帯域幅 1.25 MHzの信号を三つ束ねて用いるものであった．しかしながら，商用化されたのはCDMA2000 1X のみである．

（a） CDMA2000 とその発展
図 3･3 は，CDMA2000 系規格の主な拡張の系譜を示したものである．CDMA2000 を 3.0 世代と位置づけ，EV-DO（Evolution Data Only）を 3.5 世代，UMB（Ultra Mobile Broadband）を
3.9 世代と分類することもある．EV-DO は，本格的なデータ通信をサポートすべく Revision 0から段階的に発展し，また，その過程で，効率の良い配信型サービスのための BCMCS（Broadcast Multicast Services）が導入されている．

図 3・3 主な CDMA2000 系規格の発展

CDMA2000 1X から UMB までの主要諸元を表 3･8 に示す．CDMA2000 1X では，IS-95 になかった，ターボ符号や上り同期検波，あるいは下り高速電力制御などを新たに適用することで，最大伝送速度を実効的にも向上させ，高速データ通信を強化した点に特徴がある．
（b） CDMA2000 1XEV-DO (Rev.0)の特徴
EV-DO は，データ通信に特化したシステムであり，CDMA2000 に比べて，Rev. 0 では特に下りスループットを大きく向上させている．これは，瞬時の無線チャネル状態を考慮して無線リソースを割り当てるスケジューラと，これを有効に働かせる様々な技術が導入された点に負うところが大きい．以下に，主要な技術項目を列挙する．

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表 3・8 CDMA2000 系規格の主要諸元
システム
主要項目
アクセス
方式

下り

CDMA 2000 1X

EV-DO Rev. 0

TDM / CDMA

UMB
OFDMA

CDMA

上り

OFDMA/CDMA
FDD

複信方式
占有帯域幅

1.25 MHz

1.25×N MHz

1.25～20 MHz

チップレート1.2288 Mcps

1.2288×N Mcps

2.4576～19.6608
Mcps

基地局間同期
トラヒック
フレーム長

変調方式

下り
上り
下り

必須

26.67 ms

BPSK / QPSK
BPSK

下り
上り

畳込み符号(K=9) /ターボ符号(K=4)

最大
伝送速度

下り

153 kbps (Rel.0)

QPSK / 8PSK /16QAM / 64QAMBPSK / QPSK / 8PSK

2.4 Mbps

3.1 Mbps

4.9×N Mbps

1.8 Mbps

1.8×N Mbps

IS-95(Rev. B)の最大伝送レートは下り64 kbps，上り
14.4 kbpsであった．

QPSK / 8PSK /16QAM / 64QAM
畳込み符号(K=9) /ターボ符号(K=4)

ターボ符号(K=4)

153 kbps

上り

約 1 ms

6.67 ms

QPSK / 8PSK / 16QAM

データチャ
ネル符号化

備考

非同期サポート
1.67 ms

20 ms

上り

•

EV-DO Rev. B

EV-DO Rev. ACDMA

N = 3，15

288 Mbps
75 Mbps
フレーム長はCP等のフォーマットに依存する．
チャネル符号化に
LDPCがオプション採用されている．

無線チャネル／フレーム構成：瞬時に変動する無線チャネル状態に応じた無線リソース割当てを可能とするため，下り無線チャネルのフォーマットに長さ 1.67 ms のスロットが導入され，この単位でのパケット割当て（データチャネルの割当て）が可能となっている．移動局は，瞬時の下り無線チャネル状態を反映した無線リソースの割当て要求を基地局に対して行う．これを行うための DRC（データ レート コントロール）チャネルが上りチャネルに用意されている．
（本章 3-1-3(2)(3)も参照のこと）•

多値変調の導入：下りデータチャネルには，ビットレート（38.4 kbps～2.4 Mbps）やペイロードサイズ（1024, 2048, 3072, 4096 ビット）の異なる 12 種類のフォーマットが用意され，様々な無線チャネル状態に適応した効率の良い伝送を可能としている．そのうち 4
種類のフォーマットには，CDMA2000 にはない多値変調（8PSK，16QAM）が用いられており，ピークレート 2.4 Mbps を実現している．

•

パケットスケジューラ：基地局は，移動局宛パケットの送出順序を決定するスケジュー
リングアルゴリズムに従い無線リソースを割り当てる．スケジューリングアルゴリズム
自体は標準規格で定められるものではないが，プロポーショナル・フェアネスが広く知られている．これは，無線リソースを割り当てたときに期待される瞬時スループットが，それまでの平均スループットと比較して大きくなる移動局に無線リソースを割り当てるものである．これによって，瞬時の無線チャネル状態が（相対的に）良い移動局への無線リソース割当てが優先される．また，平均スループットは，それまでに無線リソースが割り当てられた機会が多ければ大きくなるため，次回に割り当てられる機会は減ることとなる．逆もまた同様である．このようなパケットスケジューラによって，移動局間の公平性を保ちつつ高スループットを実現している．
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下りソフトハンドオフ方式の変更：IS-95 及び CDMA 2000 の下りソフトハンドオフでは，
複数のセクタ（もしくは基地局）が，異なる下りチャネルを同一の移動局宛に同時に使用し，下りチャネル品質を向上させている．EV-DO では，同時に複数のセクタ（もしくは基地局）から送信するのではなく，瞬時の無線チャネル状態が最も良いセクタ（もしくは基地局）の無線チャネルを瞬時に切り替えて使用する．これにより，選択合成型サイトダイバシチの効果を得つつ，無線リソースの利用効率を向上させている．

（c） CDMA2000 1XEV-DO（Rev.A）の特徴
EV-DO Rev. Aは，CDMA 2000 をベースとしたEV-DO Rev. 0 の上りチャネル仕様に大きな変更を加えたものである．図 3･4 にEV-DOのフレーム構成を示す．下りチャネルのスロット構
成はRev. 0 と同じであり，データチャネル，パイロットチャネル及びMACチャネルが時分割多重される．なお，MACチャネル自体はWalsh符号により複数の制御情報が拡散多重されている．上りデータチャネルは，パイロットチャネルやDRCチャネルなどの制御系チャネル 2と符号分割により多重化（CDM）され，最短で 1 サブフレームの伝送が可能となっている．
これは，上りリンクの低遅延伝送にも寄与している．

frame (= 26.67 ms = 4 sub-frames = 16 slots)

sub-frame
6.67 ms = 4 slots
slot
1.67 ms = 2048 chips

D

M P M

D

Pilot
96 chips

D

M P M

Data
400 chips

DMAC
64 chips
上りチャネルのサブフレーム構成 (Rev. A)

下りチャネルのスロット構成

図 3・4

EV-DO のタイムフレーム構成

上りデータチャネルには，ペイロードサイズ（128, 256, 512, 768, 1024, 1536, 2048, 3072, 4096,
6144, 8192, 12288 ビット）の異なる 12 種類のフォーマットと，データ変調方式に QPSK と
8PSK が導入されている．ピークレート 1.8 Mbps である．下りデータチャネルのフォーマッ
トは 36 種類あり，様々なペイロードサイズ（128, 256, 512, 1024, 2048, 3072, 4096, 5120）とビットレート（4.8kbps～3.1Mbps）の組み合せが用意されている．また，1 スロットに最大2上り制御系チャネルとして，DRC チャネルやパイロットチャネルのほかに，上りデータチャネルのペイロードサイズなどを示す RRI チャネル，下りデータチャネルに対して受信応答する ACK チャネル，下り
チャネルをその移動局宛に送信するセクタ（または基地局）を選択する DSC チャネルなどがある．
（図 3･4）電子情報通信学会「知識ベース」© 電子情報通信学会

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4 移動局宛のパケットを割り当てることができ（マルチユーザパケット），VoIP のような小容量パケットを効率よく収容することができる．
（d） BCMCS（Broadcast Multicast Services）C.S0054-0 V2
BCMCS は同報・配信型サービスを効率よく行うための機能であり，当初は Rev. 0 に追加され，その後 Rev. A と同時期に拡張された．
初期の BCMCS では，EV-DO Rev. 0 の物理チャネルをそのまま利用し，MAC レイヤでBCMCS チャネルを定義する．MAC レイヤで異なる符号化率をもつ 7 種類のリードソロモン
符号を外符号として用い，物理レイヤで適用されるターボ符号との連接符号により誤り訂正能力を向上させ，再送制御の行えない同報通信の信頼性を向上させている．伝送レートは適用する符号化率や物理チャネルフォーマットにより異なるが，平均スループットは数百 kbps程度とされる．
その後追加された Enhanced BCMCS では，物理レイヤに手が加えられ，新たに定義された
Enhanced Broadcast チャネルに OFDM が採用されている．OFDM 信号は，サンプル数 400 のOFDM ブロックを単位として，下りデータチャネルと同じ領域（図 3･4 に示している，下り
チャネルのスロット構成における Data 400 chips の領域）にマッピングされる．Enhanced
Broadcast チャネルを構成する OFDM ブロック数はそのフォーマットに依存する．OFDM ブ
ロックの構成として CP 長やデータ長が異なる 3 種類のパラメータセットが用意されている．
EV-DO は基地局間同期が前提であり，隣接セクタ（または基地局）で同一の OFDM ブロックを用いることで SFN（Single Frequency Network）が容易に実現される．このような変更に
より，初期の BCMCS に比べて高い平均スループットを実現している．
（e） CDMA2000 1XEV-DO (Rev.B)の特徴

C.S0024-B

Rev. B は帯域幅 1.25 MHz のキャリアを複数束ねて利用し，より高速なスループットを実現するマルチキャリアシステムである．3 キャリアを束ねてシステム帯域幅を 5 MHz とする
仕様と，15 キャリアを束ねて 20 MHz とする仕様が策定されている．キャリアごとの物理レイヤ規格に関しては，Rev. A とほぼ同等であるが，下りデータチャネルに 64QAM を追加するなどの改良が施されている．
（f） UMB の特徴 C.S0084
UMB は OFDMA と MIMO 技術を積極的に取り入れ，更に高速で遅延の小さい通信を狙ったセルラーシステムである．システム帯域幅として 1.25, 2.5, 5, 10 及び 20 MHz が用意されている．3GPP の LTE（Evolved UTRA）に比べて，基地局間同期の条件で最適化されており（ただし非同期も許容），また，上りデータチャネルに OFDMA，上り制御チャネルに CDMA が用いられていることが特徴である（上りデータチャネルに CDMA もオプションで採用されている）．従来の EV-DO との互換性は緩やかであり，上位レイヤでのインタワークを前提としている．

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3-2 PHS（執筆者：鈴木和幸）[2008 年 8 月 受領]

PHS（Personal Handy-phone System）とは，「いつでも，どこでも，誰とでも」という通信のパーソナル化のニーズに対応して，家庭など室内で使用していたディジタル・コードレス
電話を，屋外でも使用できるように，通信事業者が提供するネットワークやユーザの端末を高度化したものである．
3-2-1 PHS システムの特徴(1)

端末の利用形態

PHS 端末は，家庭ではディジタルコードレス端末として，事業所では事業所用コードレス
端末として，公共空間では携帯端末として利用できる．更に，基地局を介さず端末どうしで直接通信する子機間通信も可能である．
(2)

ディジタルシステム

無線区間がディジタル化されていることにより，通話の盗聴，妨害に対する高度なセキュ
リティが確保できている．
(3)

マイクロセルシステム

一つの無線基地局がカバーするエリア「セル」の半径を数十 m 程度まで縮小できるマイク
ロセル方式を採用している．そのため，従来の携帯電話システムと比較し，単位面積当たりの周波数利用効率が高い．
(4)

システム制御ユーザへのチャネル割当てにおいて，DCA（Dynamic Channel Assign，動的チャネル割当て）方式を採用している．DCA 方式とは，ほかのユーザが使用する電波（キャリア）を検知する「キャリア・センス」を実施し，ほかのユーザへの干渉を回避しながら空チャネルを割り当てる．これにより，無線基地局の集中制御装置が不要となる自律分散制御が可能となり，複数事業者の周波数共用やマイクロセルが容易に実現でき，周波数の利用効率を向上させている．
3-2-2 PHS システム構成(1)

網（ネットワーク）構成

PHS のネットワークは「NTT 網依存型」と呼ばれ，独自の網を新規に構築せず，既に全国に構築されている NTT のディジタル網を効率的に利用することを目的としていた．これはPHS 網を構築するに当たり，サービス開始当初においては経済的な面や期間的な面において優れていた．
現在，固定系通信ではネットワークの IP 化の流れが加速しており，PHS システムにおいても IP 化が開始されている．
サービス開始当初の「NTT 網依存型」では，利用量に応じたコストが発生するが，IP 化による定額バックボーンネットワークとすることで，コストダウンが可能となった．これは，
音声/データ通信の定額サービスを提供するに当たって，大きな支えとなっている．

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(2)

番号方式

”070”で始まる 11 桁の番号が採用され，サービス提供されている．
これは，1．十分な番号容量
2．国際接続が可能
3．サービスの識別が容易
4．交換機や端末の種類によらず利用可能という条件を満たす番号として採用されている．
1998 年までは”050”及び”060”の 10 桁で提供されていたが，1999 年 1 月 1 日に自動車・携
帯電話・PHS サービスの 11 桁化に伴い次のように変更された．
070＋5xxx＋xxxx
070＋6xxx＋xxxx
(3)

無線方式

無線アクセス方式として 4 チャネル多重の TDMA/TDD 方式（Time Division Multiple
Access/Time Division Duplex，時分割多元接続／時分割複信方式）を採用している．TDMA/TDD
方式は，一つの電波キャリア上のディジタル信号を 5 ms ごとのフレームに分割し，更にそのフレームを 8 スロットに分割（1 スロット；625 μ s）し，送信情報と受信情報に 4 スロットずつ割り当て，交互に通信を行うとともに多重伝送する方式である．
（図 3･5波数帯，図 3･6

PHS の無線周TDMA/TDD 方式）

ｷｬﾘｱ番号 周波数(M Hz)
用途
ｷｬﾘｱ番号 周波数(MHz)用途
ｷｬﾘｱ番号 周波数(MHz)221
1884.650
5
350
43
750
222
950
6
650 自営用、子機間直接
441908.050
223
1885.250
7950
通話用（注2）、
45
350
224
550
8
1897.250
屋外公衆用共用
46
650
225
850
9
550
通信用（注1）47
950
226
1886.150
10850
481909.250
227450
自営用、屋外公衆用
49550
111898.150
228
750
共用通信用（注1）
50
850
229
1887.050
12450
自営用制御用
51
1910.150
230
350
13
750
52
450
231
650
14
1899.050
自営用、
53
750
232
950
15
350
屋外公衆用
54
1911.050
233
1888.250
16650
共用通信用（注1）
55
350
234
550
17
950
56
650
235
850 屋外公衆用通信用
18
1900.250
自営用制御用57950
2361889.150
（注1）
19
550
58
1912.250
237
450
20
850
59
550
238
750
21
1901.150
60
850
239
1890.05022450
611913.150
240
350
23
750
62
450
241
650
24
1902.050
63
750
242
950
25
350
64
1914.050
243
1891.250
26
650
65
350
244
550
27
950
自営用、
66
650
245
850
28
1903.250
屋外公衆用
67
950
246
1892.150
29550
共用通信用（注1）
68
1915.250
247
450
30
850
69
550
248
750
31
1904.150
70
850
249
1893.050
32
450
71
1916.150
250
350
33
750
72
450
251
650
34
1905.050
73
750
252
950
自営用、
35
350
74
1917.050
253
1894.250
屋外公衆共用
36
650
75
350
254
550
通信用（注1）
37
950
76
650
255
850
38
1906.250
77
950
1
1895.150 自営用、子機間直接
39
550
屋外公衆用
78
1918.2502450
通話用（注2）、
40
850
通信用
79
550
3
750
屋外公衆用共用
41
1907.150
（注1）
80
850
4
1896.050
通信用（注1）42450
811919.150
82
450

用途

屋外公衆用通信用（注1）（注1） : 1波以上の屋外公衆用制御キャリアを含む場合がある。
（注2） : 特定グループ内子機間直接通話用キャリア3波(4, 7, 9）を含む。

図 3･5
電子情報通信学会「知識ベース」

PHS の無線周波数帯© 電子情報通信学会

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TDMA/TDDフレーム（5ms）
タイム･スロット
基
地
局

無線基地局

CH1 TX

CH2 TX

受信4チャネル（上り）CH3 TX

CH4 TX
CH1 RX

CH2 RX

CH3 RX

CH4 RX

送信4チャネル（下り）CH1 TX

PHS端末1

送信（上り）

CH1 RXP
H
S
端末

受信（下り）

CH2 TX

PHS端末2送信（上り）

CH2 RX

受信（下り）

CH3 TX

PHS端末3送信（上り）

CH3 RX

受信（下り）

PHS端末4CH4 TX

送信（上り）

CH4 RX

受信（下り）：Channel、チャネル。通話路：Time Division Multiplex Access/Time Division Duplex、時分割多元接続 / 時分割複信。
ここでは、分割されたタイム・スロットを上り用（送信用）に4つ、下り用（受信用）に4つずつ割り当てて交互に通信を行いながら多重伝送する方式。
：Transmitter、無線基地局の送信機：Receiver、無線基地局の受信機

CH
TDMA/TDD

TX
RX

図 3･6

TDMA/TDD 方式

3-2-3 PHS 無線方式の動向(1)

アダプティブ・アレー・アンテナ

アダプティブ・アレー・アンテナとは，送受信ともにほかの無線局への干渉を抑制（ヌル点形成）し，目的とする PHS 端末への実効放射電力を増加させることにより，周波数の再利用できる距離の短縮を可能とする方式である．PHS ではこの技術の導入により，周波数有効利用を向上させ，システム容量の増大を実現している．
（図 3･7アダプティブ・アレー・ア

ンテナ）
アダプティブ･アレー･アンテナ無線基地局では、①他の無線基地局2で同一チャネルを利用しているPHS端末2への干渉を抑圧することができる②目的とする端末1方向への受信利得を増加させたり、送信実効輻射電力を増加させる
ことができる

2

1
干渉波

通話
端末1

通話
端末2

基地局1

アダプティブ・アレー・
アンテナ無線基地局

基地局2

ヌル点
従来の無線基地局

ヌル点 : ある方向から到達する信号が受信しにくくなる点

図 3･7 アダプティブ・アレー・アンテナ
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PDMA（Path Division Multiple Access，通信路分割多元接続）

アダプティブ・アレー・アンテナでは，ヌル点形成によって同一周波数を再利用できる距
離を縮めたが，PDMA 技術ではヌル点形成能力を更に向上させ，同一基地局においても一定の角度が保てる別の方向にある端末どうしであれば，同一周波数及び同一のスロットを利用
PDMA）できるようにしたものである．
（図 3･8

TDMA基地局では、一定距離をおくことにより周波数を再利用している。しかし、PDMA（通信路分割多元接続）では、一定距離による再利用のほか、１つの基地局で、１つのチャネル（同一周波数、同一スロット）を一定の角度をとることにより、周波数を再利用していつ。したがって、所望信号１、２、３はいずれも同一チャネルを共有している。
角度によって多重を行い、同一基地局内にて周波数を再利用
一定周期で周波数を再利用

一定周期で周波数を再利用
f1(所望信号1)

f1

f2

f2

f1

f2
基地局

f1
(所望信号2)
f1(所望信号3)

f3

f4

f1
f4

f3
f4

f3

f4

f3

基地局

f1

f1
f2

f2

f1

f1

TDMA基地局

f1
f2

f2

f1

PDMA基地局

PDMA

図 3･8

3-2-4 PHS の技術的条件
現在の PHS の技術的条件を図に示す．（図 3･9 PHS の技術的条件の概要）
PHSの技術的条件の概要
項 目
変調方式
周波数帯域幅
ロールオフ率の改善
空中線電力

空中線利得

スプリアス発射
子機間通信
外部アンテナ周波数帯
制御チャネルの周波数帯

内 容
BPSK, π/4シフトQPSK,QPSK, 8PSK
12QAM, 16QAM, 24QAM, 32QAM
288kHz, 884kHz
0.38, 0.5
基地局：500mW（制御チャネル：2W）
リピータ：
基地局向け：10mW
端末向け：20mW
端末：10mW
基地局：10dBi, 21dBi
リピータ：
基地局向け：4dBi
端末向け：10dBi, 21dBi
端末：4dBi
PHS帯域内：-31dBm/MHz
PHS帯域外：IMT-2000帯域外：-31dBm/MHz
IMT-2000帯域内：-36dBm/MHz
制限時間：30分
スロット数：4
導入（端末）
1884.5～1919.6MHz
1915.7～1918.4MHz
1906.1～1908.2MHz

図 3･9
電子情報通信学会「知識ベース」

BPSK：Binary Phase Shift Keying, 2相位相変調

QPSK：Quadrature Phase Shift Keying, 4相位相変調

π/4シフトQPSK：π/4シフトQuadrature Phase Shift Keying,
π/4シフト4相位相変調

8PSK：8 Phase Shift Keying, 8相位相変調

12QAM：12Quadrature Amplitude Modulation, 12値直交振幅変調

16QAM：16Quadrature Amplitude Modulation, 16値直交振幅変調

24QAM：24Quadrature Amplitude Modulation, 24値直交振幅変調

32QAM：32Quadrature Amplitude Modulation, 32値直交振幅変調

PHS の技術的条件の概要© 電子情報通信学会

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PHS の変調方式は，π/4 シフト QPSK（π/4 シフト Quadrature Phase Shift Keying，π/4 シ
フト 4 位相変調）と呼ばれる，1 シンボル当たり四つの値をもつ変調方式を採用していた．
これは四つの位相点をとるディジタル変調方式である「QPSK」に対して，1 シンボルごとにπ/4（45°）ずつずらすことによって，振幅変動を小さくし回路構成を簡単にする変調方式である．
2001 年 6 月に答申された「IMT-2000 との共存下における PHS の高度化に必要となる無線設備の技術的条件」
にて，π/4 シフト QPSK 以外の変調方式が追加となっている（BPSK, QPSK,
8PSK, 12QAM, 16QAM, 24QAM, 32QAM）．
また，追加となった変調方式を組み合わせた適応変調方式も導入され，電波環境に応じた変調方式を用いることで，サービス性を向上している．
例えば BPSK（2 相位相変調）では干渉や雑音に強く，フレーム誤りも減少するため，劣悪な電波環境下においても，実効的なデータ伝送量を高く維持できる．逆に電波環境が良好なエリアにおいては 16QAM などの高能率変調方式を用いて高速なデータ通信を提供することができる．
（図 3･10 π/4 シフト QPSK の信号点配置）（1）から（2）へと周波数の位相をπ/4（45°）ずらすことによって、振幅変化が少なくなるうえに、線形電力増幅器の効率が向上する。
Q（直交成分）

Q（直交成分）

π/4
π/2

π/2
π/4

I
（同相成分）π/2

I（同相成分）

π/4

π/2
π/4

（2）次のサンプリング周波数（1）あるサンプリング周波数

I : In-phase、同相成分
Q : Quadrature-phase、直交成分
サンプリング周波数 : デジタル信号にアナログ波を乗せる場合の標本化周波数（標本化とは、連続する信号をある周期間隔で数値化すること）
図 3･10π/4 シフト QPSK の信号点配置

3-2-5 PHS パケット通信(1)

PHS パケット通信の特徴

PHS パケット通信では，データを流していない時間は無駄な電波や回線を使用しないという特徴がある．更に同一無線基地局，同一チャネル上においても複数の利用者が通信可能とすることで，周波数の有効利用，回線の利用率が向上する．

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無線チャネルの多重化

複数の利用者が同一無線基地局，同一スロット内で更に同じタイミングでデータのダウン
ロードを行った場合，複数の利用者に対して，ある間隔で利用者が通信する時間を振り分け
る．現在行われているほかの通信の終了を待つことなく，新たな通信が開始できる．
（図 3･11 無線チャネルの多重化）
無線区間

ユーザPHS端末
データ

チャネル１

無線基地局

データ１

チャネル２

データ２

チャネル３
チャネル４

データ３
データ４

４つのデータ通信(1)1ユーザのパケット通信に1チャネル(ch)を割り当てる方式
無線区間

ユーザPHS端末
音声

チャネル２
データ

無線基地局

チャネル１
音声

チャネル３
チャネル４

データ

３つの音声通信＋４つのデータ通信(2)複数ユーザーのパケット通信を1チャネル内に多重化する方式
図 3･11(3)

無線チャネルの多重化

マルチリンクパケット通信

PHS のパケット通信では，複数のチャネルを束ねることによる速度向上が可能となっている．例えば，32 kbps のパケット通信を八つ束ねることで 256 kbps（32 kbps×8）のパケット通信を行うことができる．
屋内や郊外などで八つのチャネルが確保できない場合，256 kbps のパケット通信はできな
いが，確保できるチャネルに応じた速度が提供でき，6 チャネルであれば 192 kbps，4 チャネ
ルであれば 128 kbps，2 チャネルであれば 64 kbps となる．PHS では DCA（Dynamic Channel
Assign，動的チャネル割当て）方式を採用していることから，セルを更に重ね 9 箇所以上の無線基地局と同時に通信させることで速度を向上させることができる．

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3-3 無線呼出しシステム（執筆者：山尾 泰）[2009 年 2 月 受領]

無線呼出し（ポケットベル）は最も手軽でコンパクトな単方向携帯メッセージ通信である
が，携帯電話におけるメッセージ通信機能の普及とともに，その役割は限定されたものとなりつつある．無線呼出しシステムの特徴は，端末に送信機能をもたず，広いサービスエリア
を複数の基地局でカバーし，各基地局から同一無線周波数で呼出し信号を同時に送信（複局同時送信）することである．システム構成図を図 3･12 に示す．これにより，通常，受信点では複数の基地局からの波が同時に到来し，受信信頼度が大きく向上するとともに，受信機に共通の情報を放送配信するためのアドレスを複数設定できるので，複数受信機に対する情報提供サービスが容易に実現できる 1)．このような複局同時送信システムでは基地局間の送信
シンボル位相同期が必須である．

G P Sアンテナ

・
・
：
・

Ｐ
Ｓ
Ｔ
Ｎ

無
線
呼
出
装
置

局間
連絡線
符
号
化
装
置

DS
U

位
相
同
期
装
置

DS
U

：
：
：
：
：

送
信
装
置

： 基地局１：

ページャ付（アドレス３）

イ ンタネットDSU
複数の基地局から同一周波数で一斉送信

ポケットベル
受信機１（アドレス１）

PDA

中央局

E-mailポケットベル
受信機２（アドレス２）

位位
相相
補同
償期
装装
置置

送
信
装
置

基地局Ｎ

PCMCIA型 ページャ

図 3・12 無線呼出しシステムの構成

無線呼出しシステムの伝送速度は，基地局間の位相同期技術の進歩とともに高速化されてきた．最近の方式である ERMES，FLEXTM，FLEX-TD 方式では，GPS を用いた高精度時刻同期技術により，最大 6400 bps までの高速化が実現されている．これらの方式の諸元を表 3･9 に示すとともに，以下で特徴を述べる．
3-3-1 ERMES（European Radio MEssage System）
ERMES は EC 統合を契機に 1992 年に欧州で標準化された方式であり，6250 bps という当時としては本格的な高速方式として注目された．通常の無線呼出し方式と異なり，各基地局から異なる周波数で順次送信を行う．エアインタフェース，ネットワークインタフェースなどすべてのインタフェースを標準化（統一）することにより，国際的なローミングを可能とした点に特徴がある．なお ERMES は欧州を中心にサービスが提供されている．

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3-3-2 FLEXTMFLEXTM は米国モトローラ社が開発した方式であり，各基地局から同一周波数で同時送信すること，伝送速度可変機能を有する点が ERMES との大きな違いである．これによって，地方のようにトラヒックの少ない地域では低速度での運用が可能となり，サービスエリアをカバーする基地局数が少なく，初期投資を少なくできる．FLEXTM は米国，アジア諸国など
でサービスが提供されている．
3-3-3 FLEX-TD
日本で標準化された高度無線呼出しシステム（FLEX-TD）2)は，FLEXTM の信号速度，信号方式に NTT ドコモで開発した複数回送信／時間ダイバーシチ受信技術 3)を融合した方式である．FLEXTM のもつ長所に加えて，送信回数の可変及び時間ダイバーシチ受信により，高速度においても必要な基地局数の増加を最小限に抑えることができるとともに，長文伝送時の信頼度を向上している．また FLEXTM とは互換性がある．
表 3・9 無線呼出しシステムの諸元
ERMES

無線周波数帯

FLEX

高度無線呼出しシステム

（欧州）

（米国）

（FLEX-TD）（日本）

160 MHz 帯

930 MHz 帯ほか

280 MHz 帯

25 kHz

チャネル間隔

6400
3200 （可変）1600

伝送速度（bps）

6250

変調方式

NRZ－4 値 FSK

NRZ－2 値 FSK／4 値 FSK

周波数偏位±4.6875 kHz±4.8 kHz

誤り訂正符号

短縮巡回符号（31,18）

BCH（31,21）＋パリティ
1

送信回数

1～4（可変）加入者容量（数字 15 桁
送信時）

32 万

13.3 万～53 万

6.7 万～53 万

長文伝送能力540 字*1／秒

135～540 字*1／秒

29～235 字*2／秒

特徴●国際ローミング●速度可変●速度及び送信回数可変●複数回送信／時間ダイバーシチ受信*1 1byte 文字の場合*２ 2byte 文字の場合■参考文献
1) 水沢純一，関口英生，佐藤英昭，吉本晃，中嶋昭久，山尾泰，舘田良文，加井謙二郎，“パーソナル
マルチメディア通信絵解き読本，”オーム社，1995．
2) ARIB 標準規格，“高度無線呼出システム（RCR-STD43A）”
3) S. Ito, S. Ohkubo, T. Sakai and Y. Yamao, "Time Diversity Improvements in FLEX-TD New Generation Paging
System," IEEE VTC '96 Conference Record, pp. 443-447, 1996.

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3-4 ディジタルコードレス電話システム（執筆者：廣野正彦）[2008 年 8 月 受領]

3-4-1 概要コードレス電話におけるディジタル化は，イギリスの CT2 と呼ばれるディジタルコード
レス電話の開発にさかのぼる．イギリスでは，この CT2 を用いてテレポイントと称する屋外
公衆サービスが 1989 年から開始された．家庭のコードレス電話機を屋外でも公衆電話的に利用できるサービスだが，屋外公衆モードでは着信ができないこと，基地局のごく近傍でしか使えない，などの理由で発展しなかった．一方，ヨーロッパ全体でのディジタルコードレス
電話の規格統一を目指し，ETSI が DECT（Digital Enhanced Cordless Telecommunications）標準
規格を 1990 年から 1991 年にかけて策定した．DECT はディジタルコードレス電話方式では最も成功した方式とされ，いまや世界各国での累積販売台数が 1 億 2 千万台以上に達する状況にある．一方，我が国においては PHS（Personal Handyphone System）あるいは「第 2 世代
コードレス電話システム」として検討が進められ，RCR（現：ARIB（電波産業会））標準規格が 1993 年に策定された．PHS は屋外公衆サービスとして普及・定着したが，家庭用コー
ドレス電話としては現在普及していない．
本節では DECT と，DECT 方式を 2.4 GHz などの ISM バンド用に変更された方式について概説する．PHS については本章 3-2 節を参照されたい．
3-4-2 DECT1)
ヨーロッパ全体でのディジタルコードレス電話の規格統一を目指して，ETSI が DECT
（Digital Enhanced Cordless Telecommunications）と呼ぶ標準規格を 1990 年から 1991 年にかけて策定した．このシステムは，主として一般のコードレス電話のディジタル化や事業所内のPBX（構内交換機: Private Branch Exchange）と接続するかたちで普及が進んだ．主な諸元を
表 3･10 に示す．無線方式は TDMA-TDD のフレーム構造を基本としたシステムであり，通常の上下対称の通信形態に加え，非対称のデータ通信を規定している点や通信中の高速ハンド
オーバなどが特徴的な点とされる．物理フレーム構成を図 3･13 に示す．
表 3・10DECT の主な諸元

主な項目

内

容

FDMA/TDMA-TDD（12 チャネル TDMA）

無線チャネル構成
周波数構成

1880～1900 MHz（欧州）/ 1920～1930 MHz（US）

送信電力

10 mW（平均）/ 250 mW（ピーク）

変調方式

GFSK
G.726（ADPCM）

音声コーデック
基本ビットレート/チャネル

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Basestation Transmit

Full
Slot
23

Full
Slot
0

Full
Slot
1

Full
Slot
2

Handset Transmit

Full
Slot
11

Full
Slot
12

Full
Slot
13

Full
Slot
23

Full
Slot
0

TDD frame, 11 520 bit （10ms）

図 3･13

DECT の物理フレーム構成

DECT のシグナルプロトコルのレイヤ構造は OSI モデルに従うもので OSI レイヤ 1 に対応
する物理レイヤ，OSI レイヤ 2 に対応する MAC レイヤと DLC レイヤ及び OSI レイヤ 3 に対応したネットワークレイヤ（ただし C プレーンのみ）からなる．全体のレイヤ構造を図 3･14に示す．DECT の無線回線制御は，この MAC レイヤ機能によって実現されている．特徴的な点は，各セル単位に送信されるビーコンと呼ばれるブロードキャストパケットである．各
端末は，このビーコンを受信することで最寄りの基地局を選択し待ち受ける．この考え方は基本的に PHS においても共通であり，今日無線 LAN などでも一般化した方式である．
C-PlaneU-Plane

OSI Layer 3

Network Layer

OSI Layer 2

Data Link Control Layer

Data Link Control Layer

Medium Access Control (MAC) Layer

OSI Layer 1

Physical Layer
図 3・14 DECT シグナリングプロトコルのレイヤモデル

DECT では更に変調方式の多値化によって最大 6.912Mbit/s までの物理転送速度にまで対応する．このような無線技術の進展に伴い，DECT ではコードレス通信技術の延長線上にホームゲートウェイを見据えた将来展望を掲げている．IP 化や VoIP の取り込みによって，その姿が現実化しつつある．
3-4-3 DECT 以外のディジタルコードレス電話（執筆者：太郎丸真）[2008 年 8 月 受領]

北米においては従来の 46-49 MHz 帯アナログコードレスに代わり，1990 年台から 900 MHz
や 2.4 GHz ISM 帯の FCC Part 15 規定適合のアナログ FM 方式が普及した．この規定では数mW 程度の出力電力しか許容されないが，スペクトラム拡散に対しては規制が緩く 100 mW
以上でも適合する 2)．このため安定した通話範囲が確保できるよう，送信電力 10 mW 超の直接拡散または周波数ホッピングによる電話機が各メーカーにより開発された（例えば文献 3)など）．これらはメーカーごとの独自方式によるものであるが，WDCT: Worldwide Digital
Cordless Telephone と呼ばれる DECT ベースの低速周波数ホッピング方式が開発され，1998

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4 群－3 編－3 章<ver.1/2011.09.12>

年に SIEMENS 社から北米で発売されるに至り，同方式が北米コードレス電話のデファクト
スタンダードの位置を占めるようになった．WDCT はスロット単位でホッピングを行うが，スロット間のガードタイムを十分にとることで周波数シンセサイザの切換え時間を確保している．このため TDMA 多重数は DECT より少なく，上下各 4 スロットの TDMA-TDD フレー
ムを有する 4)．変調は 576 kbit/s の GFSK，MAC レイヤなどプロトコルは DECT と共通部分が多く，RF 及びベースバンドの回路は DECT と共通化が容易である．このためチップの低コスト化が進み，現在では北米のみならず日本を含めた世界各地に広く普及している．我が国においても，ARIB STD-T665)に準拠したかたちでの技術適合証明が得られるようになり，
WDCT または WDCT を 6 スロットに拡張した方式 6)などが商品化されている．
なお，一般に低速周波数ホッピング方式では，ビットインタリーブと誤り訂正（FEC:
Forward Error Correction）符号化を行うことで，耐干渉性と周波数ダイバーシチ効果を確保す
るが，これら DECT 系の方式では音声データに対して FEC は通常施されない．このため，特定の周波数で干渉を受けた場合には当該周波数をホッピングパターンから外して別の周波数に入れ替える，適応型のホッピング方式が採られている 4, 6)．しかしながら 2.4GHz 帯では電子レンジのほか，無線 LAN をはじめとする屋内・近距離無線システムが多数運用されているため，電波環境によっては干渉が問題となる場合もある．北米では DECT 用の周波数帯が1.9GHz 帯に設けられ，WDCT に代わり DECT が主流となりつつある．一方，日本におけるディジタルコードレス電話専用の周波数帯は PHS の自営用チャネルのみで，DECT などの他方式が運用できる周波数帯は割り当てられていなかった．この問題に対し，PHS 用 1.9GHz
帯の一部を DECT 準拠方式や新たなディジタルコードレス電話方式に解放することが総務省で審議されている 7)．
■参考文献
1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)

European Standard, “Digital Enhanced Cordless Telecommunications (DECT); Common Interface (CI); Part 1,
Part 2,” ETSI EN 300 175-1 and 2, V2.2.0, European Telecommunications Standards Institute, 2008.
FCC rules and regulations, “Radio Frequency Devices,” Part 15, Sec. 15.247, Federal Communications
Commission, 2007.
田中喜好, “スペクトル拡散を用いたコードレス電話,” 信学論（B-II），vol. J77-B-II, no.11, pp.703-710,
1994.
D. Horvat, M. Koprivica, S. Teghararian, and R. Tischler, “Method for avoiding interference in a digitalcommunication system,” US Patent, US 7027424 B1, 2006.
ARIB, “第二世代小電力データ通信システム／ワイヤレス LAN システム標準規格,” ARIB STD-T66 3.1
版，電波産業会，2008.
福田達朗，武久吉博，北野宏一，“ワイヤレスモニター付きテレビドアホン「どこでもドアホン」,” 松
下テクニカルジャーナル, vol.51, no.5, 2005.
“情報通信審議会 情報通信分科会 小電力システム分科会報告（案），”総務省，Feb. 2010.

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4 群－3 編－3 章<ver.1/2011.09.12>■4 群 - 3 編 - 3 章

3-5 公共・自営その他の陸上移動通信システム
3-5-1 警察における移動通信
本節は警察庁ホームページ（http://www.npa.go.jp/joutuu/index.htm）をご覧ください．

3-5-2 消防における移動通信 1)-4)（執筆者：太郎丸真）[2008 年 8 月 受領]

消防・救急無線は，従来の 150 MHz 帯を用いた音声主体のアナログ FM 方式から，260 MHz
帯を用いたディジタル方式に移行しつつある．総務省ではアナログ用 150 MHz 帯の使用期限
を 2016 年 5 月としており，それまでに完全移行する計画である．
(1)

アナログ方式

消防無線は単信方式，救急無線は複信方式で，いずれも基地局（中継局）を介した通信を行う大ゾーン方式の移動通信である．周波数は 150 MHz 帯が用いられ，変調は FM でチャネ
ル間隔は 20 MHz である．上りリンクと下りリンクは異なる周波数が用いられ，数 MHz の間隔がおかれている．なお，火災現場活動用の携帯無線機は基地局を介さず，現場指揮本部（指揮車，消防車）と直接通信を行うため，送受周波数が消防車両と逆（基地局と同じ）に設定される場合がある．なお，一部地域では消防と救急が同一波で運用されている場合や，また，
一部の大都市では 400 MHz 帯で救急無線やデータ伝送を行っている場合もある．
(2)

ディジタル方式

原則として SCPC/FDMA 方式 2)で整備されることとなっているが，大規模消防本部などにおいて高速データ通信などに活用する場合には，救急業務用に限り TDMA/MCA 方式 3)も採用可能とされている．いずれも基地局を有する大ゾーン方式の移動通信システムで，アナログ方式同様上りリンクと下りリンクは異なる周波数が用いられ，約 10 MHz の間隔がおかれている．周波数は 260 MHz 帯である．複信，半複信，単信，同報通信のいずれも可能な方式となっている．なお，無線機器の相互接続性を確保するための詳細仕様が総務省消防庁にてとりまとめられつつあり，その後各消防本部への整備が進められる予定である．
■参考文献
1)
2)
3)
4)

260MHz 帯市町村デジタル移動通信システムの構築・普及に関する調査研究会, “260MHz 帯市町村デジタル移動通信システムの構築・普及に関する調査研究報告書,” 関東総合通信局, 2003.
狭帯域デジタル通信方式（SCPC/FDMA）標準規格, “ARIB STD-T61,” 1.2 版，電波産業会, 2005.
都道府県・市町村デジタル移動通信システム標準規格, “ARIB STD-T79,” 2.2 版，電波産業会, 2006.
“消防救急無線のデジタル化に係る無線方式等について（通知）”，消防消第 35 号，消防情第 40 号，
総務省消防庁, 2007.

3-5-3 そのほかの陸上移動通信システム（執筆者：山本和幸）[2008 年 8 月 受領]

本項では，そのほかの陸上移動通信システムの位置づけを明確にするとともに，代表的な移動通信システムの概要について説明する．
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4 群－3 編－3 章<ver.1/2011.09.12>

移動通信システムに使用されている周波数帯及び利用状況
移動通信に使用されている周波数帯及び利用状況を表 3･11 に示す．
本項では，表 3･11 のなかで，電気通信事業，警察通信及び消防通信を除くシステムのうち移動範囲が陸上に限定されるものをそのほかの陸上移動通信システムとしている．
表 3・11 主な利用状況
周波数帯
略称

27 MHz 帯

HF

26.1-28
40 MHz 帯
29-41
60 MHz 帯

VHF

54-68
150 MHz 帯
118-170
250 MHz 帯
251-322400 MHz 帯
335.4-470

UHF

移動通信用周波数帯における主な利用区分

800 MHz 帯
770-960
1～3 GHz 帯
準マイクロ波帯

海上保安，漁業無線プレジャー用，海難救急

ラジコン模型，小型船舶

防災行政，道路管理，水防管理，気象通信，電気事業，ガス事業
警察通信，電気事業，鉄道事業，放送事業，漁業無線，消防通信，防災
行政，水道事業，ガス事業，バス事業，運送事業，国際 VHF，新聞取材，
簡易無線，航空管制
無線呼出し，公共ディジタル移動通信
警察通信，電気事業，鉄道事業，放送事業，構内局，防災行政，公害対策，水道事業，ガス事業，バス事業，警備保障，小電力無線，タクシー，
新聞取材，簡易無線
携帯電話，ディジタルMCA

携帯電話，PHS，構内無線，MCA，ディジタルMCA，小電力無線

注：下線は電気通信事業○

社団法人電波産業会 平成 19 年電波産業年鑑 から引用した．

代表的な移動通信システムの概要と技術動向
各移動通信システムは，比較的広い通信エリアを確保しやすい VHF 及び UHF の周波数帯を使用しているが，増え続ける周波数の需要に対し，従来の技術では使用できるチャネル数が限界に近づいていた．
これに対処するため，最新のディジタル技術を活用することで周波数利用効率の高い移動通信システムが登場した．本項では，そのほかの陸上移動通信システムのうち代表的なシス
テムの概要を示す．
(1)

400 MHz 帯及び 150 MHz 帯業務用無線システム(a)

ディジタル・ナロー化の動向

1992 年 9 月に 400 MHz 帯の「公共業務用ディジタル移動通信システムの技術的条件（諮電子情報通信学会「知識ベース」© 電子情報通信学会

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問第 62 号）」について検討が行われ，キャリア周波数間隔は 25 kHz，アクセス方式はTDMA/FDD の技術的条件が 1993 年 3 月に答申され制度化された．
1997 年 9 月には，150 MHz 帯及び 400 MHz 帯の需要増大による周波数逼迫状況や公共業
務用を含む業務用全般への適用拡大を踏まえ，更なる周波数資源の有効活用と通信の高度化要求に応えるために，「400 MHz 等を使用する業務用の陸上移動局等のディジタル・ナロー
通信方式の技術的条件（諮問第 94 号）」について検討が行われ，1998 年 6 月に答申，1999
年 3 月に制度化されている．合わせて 6 モデルが制度化され，マルチベンダー化に伴う民間標準規格についても整備されているところである．技術的条件を表 3･12 に，モデルシステムの諸元を表 3･13 に示す．
表 3・12 ディジタル・ナロー通信方式の技術的条件
400 MHz 帯（335.4 MHz を超え 470 MHz 以下）

無線周波数帯150 MHz 帯（142 MHz を超え 170 MHz 以下）
狭帯域ディジタル通信方式
π／4 シフト QPSK，オフセット QPSK，16QAM または
マルチサブキャリア 16QAM

変調方式

実数零点単側波帯変調方式
RZSSB 方式
6.25 kHz，12.5 kHz または 25 kHz

チャネル間隔占有周波数帯幅の許容値

5.8 kHz（チャネル間隔 6.25 kHz），11.5 kHz（チャネル間隔 12.5 kHz）
24.3 kHz（チャネル間隔 25 kHz）

表 3・13 ディジタル・ナロー通信方式のモデルシステムの諸元
元

モデル 1

モデル 2

モデル 3

変調

π/4 シフト

π/4 シフト

オフセット

方式

QPSK

QPSK

QPSK

TDMA

TDMA

諸

ｱｸｾｽ
方式
複信
方式
多重度
ﾁｬﾈﾙ
間隔
伝送
速度

モデル 4

モデル 5

モデル 6

16QAM

M16QAMRZ SSB

FDMA

TDMA

または

FDMA
または

FDMA

SCPC

SCPC

FDD

FDD

FDD

1

4

4

6.25 kHz

25 kHz9.6 kbps

32 kbps

FDD または

FDD

FDD

1 または 26

1

25 kHz6.25 kHz

25 kHz6.25 kHz32 kbps

16 kbps

64 kbps

19.2 kbps

TDD○ 電気通信技術審議会「400 MHz 帯等ディジタル・ナロー化通信方式委員会報告」 から引用した．

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公共ディジタル移動通信システム(a)ディジタル化の動向

公共ディジタル移動通信システムは，従来の 800 MHz 帯地域防災無線システムに，市町村
防災行政無線システムなどの自治体用公共業務用無線を統合した，高度な無線システムを構築することを目的としたディジタル移動通信システムである．
その技術的条件は，2000 年 5 月に「公共・物流等の分野における自営用移動通信システムの高度利用のための技術的条件（諮問第 117 号）」として電気通信技術審議会に諮問された後，自営用移動通信システム委員会公共用システム高度化分科会においてシステムの検討が行われ，2000 年 11 月に「公共ディジタル移動通信システムの技術的条件」として答申，2001 年
7 月に無線設備規則などの改正が行われた．
現在では，主たるユーザが自治体であることから「都道府県・市町村ディジタル移動通信システム」の名称で ARIB STD-T79 及び STD-T80 の 2 方式が標準規格化されている．STD-T79を採用したシステムは全国の自治体で運用を開始している．
(b)

システムの特徴

近年の多発する災害に対し，迅速な情報収集や指揮命令など，円滑な通信手段を確保するとともに，データや画像伝送などの多様化する通信ニーズに柔軟に応じ，かつ近隣市町村からの応援隊や，ほかの防災関係機関・生活関連機関などと連携が容易な，高度な移動通信シ
ステムを構築することを目的としている．
それに加えて，従来の地域防災無線システムで課題となっていた，「平常時の利用促進」を押し進めるために，移動局の操作イメージを携帯電話に近づけるなど，操作性の改善も図られている．
システムの主な特徴を以下に示す．
z 通信路を多チャネル化
1 周波数あたり最大 4 チャネル（通信路）の多チャネル化を実現した．これにより，1の周波数で最大 4 対向の連絡通信やデータ伝送などを同時に行うことができる．
z 通信機能が向上
画像情報などのデータ伝送や一斉通信，統制通信，全国の市町村との応援通信が可能になるなど，通信機能が向上した．また，通信の秘話性・秘匿性も格段に向上した．
z 多様な通信方式を実現
単信方式，複信方式及び同報通信方式が可能となった．
z 通信エリアが拡大
移動局どうしの通信も基地局を介して行われるため，基地局の通信エリアのなかであれ
ば，遠く離れた移動局どうしであっても通信を行うことができる．
また，基地局の通信エリア外であっても移動局間直接通信により通信が可能である．
z 情報システムとの連動性が向上
ディジタルネットワークとの親和性が高く，防災情報システムや土砂災害システムなどのほかの情報システムとの接続・連動が容易になった．
図 3･17 に公共ディジタル移動通信システムのイメージ図を示す．

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4 群－3 編－3 章<ver.1/2011.09.12>

図 3・17 公共ディジタル移動通信システムのイメージ図

(c)

技術的条件

表 3･13 「ディジタル・ナロー通信方式のモデルシステムの諸元」のうち，モデル 2 に相当する伝送方式が採用されている．
表 3･14 に技術的条件を示す．
表 3・14 公共ディジタル移動通信システム（ARIB STD-T79）の技術的条件
項 目
無線周波数帯諸 元
260 MHz 帯（上り（移動局間直接通信を含む）：260～266 MHz，下り 269～275 MHz）

送受信周波数間隔

9 MHz（基地局通信時）

キャリア周波数間隔

25 kHz変調方式

π／4 シフト QPSK 方式

アクセス方式TDMA（Time Division Multiple Access：時分割多元接続）方式

多重数

4 多重

通信方式
複信方式

下り TDM 方式／上り TDMA 方式を使用した，単信，半複信または複信方式
基地局通信：FDD（Frequency Division Duplexing：周波数分割複信）
移動局間直接通信：TDD（Time Division Duplexing：時分割複信）

伝送速度

信号伝送速度：32 kbps

音声符号化速度6.4 kbps （誤り訂正有り）

データ伝送速度

最大 25.6 kbps （誤り訂正なし）

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ディジタル MCA 陸上移動通信システム(a)ディジタル化の動向

MCA 制御方式とは Multi-Channel Access の略で，複数の周波数を，多数のユーザが共同利用するための交換制御機能を有する無線方式で，従来の一周波数共用方式に比べ，周波数の効利効率が格段に高いなどの特徴を有している．
自営用無線として最初に MCA 制御方式を採用したシステムは，一般業務用の陸上移動無線システムである MCA システムである．通信所と多数の陸上移動局の間で行うグループ通信機能や，ワンボタンで即時に音声通信を行うことが可能な利便性などを特徴として，陸上運輸，製造販売，土木建設，サービス分野などを中心に全国で利用されている．
公共分野や物流分野における情報化の進展を受け，ディジタル通信技術を積極的に導入することにより，伝送速度の高速化や多機能化を図り，多様化する情報化ニーズへの柔軟な対応を可能とするとともに，より一層の周波数の有効利用を実現するため，最適なディジタル
移動通信システムの実現が求められていた．
このような状況を踏まえ，総務省は情報通信審議会に対し，「公共・物流等の分野における自営用移動通信システムの高度利用のための技術的条件」について諮問し，2002 年 6 月に同審議会から「新たなディジタル MCA 陸上移動通信システムの技術的条件」の答申を受けた．
この答申に基づき，2002 年 12 月に 800 MHz 帯ディジタル MCA 陸上移動通信システムの実用化に向け必要な規定の整備が行われた．
(b)

システムの特徴

システムの主な特徴を以下に示す．
z 800 MHz 帯 MCA システムのディジタル化による，よりいっそうの周波数有効利用の実現
現行アナログ方式の MCA システムに比べ 2 倍程度の収容局数を実現した．
z 通信エリアを全国に拡大
複数ゾーンを IP-VPN でネットワーク接続することで，全国にサービスエリアが拡大した．また，ハンドオーバ機能を実現したことで，個別通信中（音声）に他無線ゾーンへ移動しても通信を継続することが可能となった．
z 多様なアプリケーションの実現
音声・データを同時に伝送できる機能などの導入により，多様なアプリケーションが実現できるようになった．
z 周波数需要への柔軟な対応
利用周波数やユーザ情報を無線によるダウンロード機能（ID-ROM レス化）の導入により，周波数需要の変化に柔軟に対応が可能となった．
z 災害等に強いディジタル MCA システムの実現
有線ネットワークが切断されても十分な通信エリアを確保することが可能となった．

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4 群－3 編－3 章<ver.1/2011.09.12>

(c)

技術的条件

表 3･15 に技術的条件を示す．
表 3・15 ディジタル MCA 陸上移動通信システムの技術的条件
項 目

諸 元

無線周波数帯800 MHz 帯

キャリア周波数間隔

25 kHz変調方式

π／4 シフト QPSK 方式

アクセス方式TDMA（Time Division Multiple Access：時分割多元接続）式

多重数

4 多重

伝送速度

信号伝送速度：32 kbps 以上

主なディジタル移動通信システムの無線標準規格
社団法人電波産業会により策定された主なディジタル移動通信システムの標準規格の概要
を表 3･16 に示す．
表 3・16 主なディジタル移動通信システムの標準規格
ARIB 標準規格

諸元等
STD-T79

STD-T80

主な適用

防災行政

公共

ユーザ

消防

防災行政

適用周波数帯

260 MHz 帯

260 MHz 帯

スター型

スター型

π/4 シフト
QPSK

キャリア間隔STD-T61

STD-T85

STD-T87

MCA

空港 MCA

800 MHz 帯

400 MHz 帯

スター型

スター型

スター型

π/4 シフト

π/4 シフト

π/4 シフト

π/4 シフト

QPSK

QPSK

QPSK

QPSK

25 kHz

25 kHz6.25 kHz

25 kHz

25 kHz伝送速度

32 kbps

36 kbps

9.6 kbps

32 kbps

32 kbps

アクセス方式TDMA

TDMASCPC/FDMA

TDMA

TDMA

4

4

4

4

ネットワーク
形式
変調方式

多重数

道路・電力
150 MHz 帯
400 MHz 帯

1
規定せず

音声

規定せず

規定せず

コーデック

（EL-CELP）（ACELP）

最大 25.6 kbps

最大 28.8 kps（4 ｽﾛｯﾄ）（4 ｽﾛｯﾄ）

データ伝送速度

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M-CELP

規定せず

最大 25.6 kbps

最大 25.6 kbps

（4 ｽﾛｯﾄ）（4 ｽﾛｯﾄ）

AMBE）

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最大 6.4 kbps

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4 群－3 編－3 章<ver.1/2011.09.12>■参考文献
1) 社団法人電波産業会，“平成 19 年 電波産業年鑑,”2007.
2) 電気通信技術審議会，“400MHz 帯等デジタル・ナロー通信方式委員会報告，”1998.
3) 総務省報道資料，“400MHz 帯等業務用無線のデジタル・ナロー通信方式の導入に向けて,”1999 年 1
月 18 日発表．
4) 総務省報道資料，“市町村のデジタル移動通信システムの導入に向けて（無線設備規則等の一部改正案並びに周波数割当計画の一部変更案の電波監理審議会答申及び意見の募集結果），” 2001 年 6 月 6日発表．
5) 総務省報道資料，“「800MHz 帯デジタル MCA 陸上移動通信システムの導入及びアナログ携帯電話等に関する技術的条件の削除」等のための告示案に対する意見募集の結果,”2002 年 12 月 17 日発表．
6) 社団法人電波産業会，“狭帯域デジタル通信方式（SCPC/FDMA）標準規格 ARIB STD-T61”7) 社団法人電波産業会，“都道府県・市町村デジタル移動通信システム標準規格 ARIB STD-T79”8) 社団法人電波産業会，“都道府県・市町村デジタル移動通信システム TYPE2 標準規格 ARIB STD-T80”
9) 社団法人電波産業会，“800MHz 帯デジタル MCA システム標準規格 ARIB STD-T85”
10) 社団法人電波産業会，“空港内デジタル移動通信システム標準規格 ARIB STD-T87”

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3-6 衛星移動通信システム
3-6-1 衛星移動通信システムの動向（執筆者：木幡祐一）[2008 年 12 月 受領]

サービスエリアが広く，建物，地形による遮へいが少ない衛星からの見通し内であれば，安定した伝送路が比較的容易に確保できるという衛星通信の特長をいかした適用例として移動体衛星通信サービスがあり，ITU 上では，移動体衛星業務（MSS: Mobile Satellite Service）に分類される．
衛星移動通信システムには，静止衛星を利用したシステムと非静止衛星を利用したシステ
ムがある．
静止衛星を利用したシステムは，少数衛星でサービスが可能である（3 機の衛星で全世界をカバーできる）ことや，端末のアンテナを衛星に向けるのが容易であるという利点がある
反面，電波伝搬による伝送遅延が多いこと，あるいは，伝搬損失が大きいために，端末の小型化が困難であるという欠点をもっている．また，山間部などで衛星方向に障害物がある場
所での利用は不可能である．しかしながら，最近においては，衛星搭載アンテナの大型化や，受信性能の向上により，より小型の端末も実現されてきている．
静止衛星を利用した移動通信サービスとしては，1982 年よりインマルサット衛星による船舶向けサービスが開始された．インマルサットサービスは，その後 1994 年には航空機向け及び陸上向けサービスが開始した．また，2005 年には，最高 492 Mbps のパケット通信と音声通話を同時に利用できるインマルサット BGAN（Broadband Global Area Network）サービスを開始した（2008 年 7 月時点で，東日本を含む太平洋地域の大半での利用はできない）．イン
マルサットサービスは，日本においては KDDI ネットワーク＆ソリューションズ社により展開されている．一方，日本国内向けサービスとして，1996 年より NTT ドコモにより，N-STARを利用した日本国内及び沿岸 200 海里内を対象としたサービスが開始された．また，日本国
内での利用はできないが，2000 年に開始されたスラーヤ衛星によるサービス（欧州，北アフ
リカ，中東及びインドなど），などがある．
非静止衛星を利用したシステムの利点は，低軌道の衛星を利用するため，端末の小型・軽量化が比較的容易であること，伝搬遅延が少ないことであるが，反面，一機の衛星がカバーする領域が狭いことから，多くの衛星を必要とすること及びこれらの衛星どうしでの交換接続が必要であるためシステムが複雑となるという欠点がある．また，衛星の位置が変化する
ため，障害物の多い場所では通信状態は刻々変動するものの，静止衛星利用システムと異なり，常に使用できないということはない．
非静止衛星を利用したサービスでは，1998 年にイリジウムシステムによるサービスが開始した．2000 年に一度中断したが，2005 年に再開された．本サービスは，66 機の衛星（当初計画では 77 機）により極地方を含む全地球をカバーするものであり，低軌道衛星利用の特長をいかしてハンドヘルド端末での通信が可能である．また，1995 年に，オーブコムシステム
によるサービスが開始（日本国内では 1999 年にサービス開始）された．データ通信に特化したサービスであり，遠隔監視あるいは船舶，車両などの動態監視に利用されている．国外でのサービスでは，グローバルスターによるサービスが 1999 年より開始されている．

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4 群－3 編－3 章<ver.1/2011.09.12>

現在，我が国で利用可能である衛星移動通信サービスを表 3･17 に示す．
表 3・17 日本国内で利用可能な衛星移動通信システム
衛星名
事業者名

インマルサット
インマルサット
日本：KDDI ネッ
トワーク＆ソリューションズ

N-STAR
NTT ドコモ

オーブコム
オーブコム
日本：オーブコム
ジャパン

サービスエリ
ア及び対象

全世界（極地除く）

日本全国
日本沿岸 200 海里

全世界（極地除く）

陸上（車両／可搬）
船舶

陸上車両

電話
ファクシミリ
データ通信

データ通信

陸上（車両／可搬）
船舶
航空機
サービス内容サービス開始
衛星高度

電話
テレックス
ファクシミリ
データ通信
1982 年
36000 km（静止）1996 年
36000 km（静止）3-6-2 N-STAR 衛星移動通信システム(1)

概1999 年
825 kmイリジウム
米イリジウム日本：KDDI ネットワーク＆ソリューショ
ンズ
全世界
日本：日本国内
陸上及び公海上の日本船籍
船舶内
音声
データ通信
ページング
2005 年再開
780 km（執筆者：木幡祐一）[2008 年 12 月 受領]

要

N-STAR 衛星移動通信サービスは，NTT ドコモが提供する衛星移動通信サービスである．
日本全土を含む日本近海（沿岸約 200 海里）を半径約 600 km の四つのビームでカバーし，
陸上及び海上における音声／データ／ファクシミリ通信などの通信サービスを提供している．
本サービスは，1995 年度に打ち上げられた N-STARa,b の 2 機の衛星を利用して，1996 年 3月に開始された．更に，2000 年 3 月より，それまでの，音声，ファクシミリ及び 4.8 kbps のデータ通信に加え，下り最高 64 kbps の衛星パケット通信サービスが開始された．
N-STAR は，3 軸姿勢制御の静止衛星であり，現在は，上記衛星の後継である N-STARc 及び N-STARd により運用中である．これら 2 衛星の主要緒元を表 3･18 に示す．移動通信用 S
帯送信機には，マルチポート増幅器が採用されており，衛星電力の効率的な利用を図るとともに，ビーム間のトラフィック変動に柔軟に対応できる構成となっている．また，大型のマ
ルチビームアンテナを搭載することにより，端末の小型化を実現している．
表 3・18

N-STAR 衛星の主要緒元

衛星名
軌道位置
打ち上げ日
搭載通信機器N-STARc
東経 136 度
2002 年 7 月
S 帯移動体通信機器

搭載アンテナ（移動体通信用）
衛星高度

5.1 mφアンテナ

N-STARd
東経 132 度
2006 年 4 月
S 帯移動体通信機器
C 帯固定通信機器
Ku 帯固定通信機器
5.1 mφアンテナ

36000 km（静止）36000 km（静止）電子情報通信学会「知識ベース」© 電子情報通信学会

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ネットワーク構成

N-STAR 衛星移動通信システムは，音声／データ通信系については，衛星用交換機を介してドコモ PDC 網に，パケット通信系については，S-PPM（衛星パケット加入者系処理装置）
を経て，ドコモ PDC-P（PDC 移動パケット通信システム）網に接続されている．
本システムでは，災害などの発生により陸上通信システムの大きな損害が発生したような状況においても安定したサービスを提供できるよう，2 機の衛星に対して 2 系統の無線基地
局及び制御局を配置し，相互にバックアップ可能な構成とすることで，高い信頼性を確保し
ている．
(3)

システム緒元N-STAR システムの主要緒元を表 3･19 に示す．サービスリンクには，衛星移動通信に割り当てられている S 帯の上り，下りそれぞれ 30 MHz の上下半分ずつを 2 機の衛星で使用している．また，フィーダリンクには，S 帯とともに降雨減水の影響が低い周波数帯を使用し，天候による通信への影響を低減している．
変復調方式としてπ/4 シフト QPSK，同期検波方式を採用し，更に符号化利得の大きい畳
み込み符合化ビタビ復号方式を採用することなどによって，端末の低 C/N での安定動作を実現することで，小型化を実現している．
表 3・19N-STAR 衛星移動通信システムの主要緒元
衛星移動通信システム

周波数帯

サービスリンク：2.6/2.5 GHz 帯

衛星パケット通信システム
同左（上り：2660～2690 MHz
下り：2505～2535 MHz）
フィーダリンク：6/4 GHz 帯（上り：6345～6425 MHz
下り：4120～4200 MHz）
キャリア周波数間隔

12.5 kHz

上り：12.5 kHz
下り：150 kHz

ビーム半径

約 600 km

アクセス方式FDMA/SCPC

同左
上り：FDMA/SCPC（信号
伝送：疑似回線交換接続）
下り：TDM

変復調方式

π/4 シフト QPSK／同期検波

誤り訂正方式

畳み込み符号化ビタビ復号

同左

提供サービス

音声／ファクシミリ／データ通信

データ通信

同左

同報音声／同報ファクシミリ
音声符号化方式

5,6 kbps PSI-CELP

N/A

非電話伝送速度

4.8 kbps 相当

上り：4.8 kbps 相当
下り：64 kbps 相当（最高）電子情報通信学会「知識ベース」© 電子情報通信学会

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3-6-3 インマルサットシステム（執筆者：河合宣行）[2008 年 5 月 受領]

インマルサットは，「海上通信を改善するために必要な宇宙部分を提供し，これにより，海上における遭難および人命にかかる通信，船舶の効率および管理，海事公衆通信業務ならびに無線測位能力の改善に貢献すること」（インマルサット条約第 3 条）を目的に 1979 年 7 月に設立された国際機関である．インマルサットは，1976 年から運用を開始していた米国の商用海事通信衛星システム（マリサットシステム）を引き継ぐかたちで 1982 年 2 月に船舶などを対象とした国際海事通信サービスを開始した．1985 年には，航空通信を提供できるように条約と運用協定を改正した．更に，1989 年 1 月に開催された総会において，船舶及び航空機に対する衛星通信サービスの提供に加えて，陸上移動体への衛星通信サービスの提供を加えるべく条約と運用協定の改正を行い採択され，条約は 1997 年に発効した．また，インマルサ
ットは，1994 年に国際海事衛星機構から国際移動通信衛星機構（International Mobile Satellite
Organization）に名称変更をし，1999 年 4 月にイギリス会社法に基づく一般商業会社に移行し民営化された．
インマルサットシステムは，第 3 世代衛星または第 4 世代衛星を利用する 2 種類のネットワークに大別できる．インマルサットシステムは基本的に宇宙部分と地上部分から構成され，第 3 世代衛星を利用するシステム構成は図 3･18 に示すとおりである．

図 3・18 インマルサットシステムの構成（出展：佐藤孝平 著「新版 移動通信ハンドブック」）

宇宙部分は，衛星，衛星の監視制御を行う追跡管制局（TT＆C : tracking, telemetry and control
station）及び衛星の運用管理を行う衛星管制センタ（SCC : satellite control center）から構成される．また，地上部分は，船舶などに搭載される移動地球局（MES : mobile earth station），陸上に設置された公衆網と移動地球局との接続を行う陸上地球局（LES : land earth station），回線の割当て制御を集中的に行う通信網管理局（NCS : network control station）及びシステム全体の運用を統括する通信網運用センタ（NOC : network operation center）から構成される．

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図 3・19 インマルサットの衛星カバレッジ（出展：佐藤孝平 著「新版 移動通信ハンドブック」）

第 4 世代衛星を利用するシステムでは，SAS（Satellite Access Station）と呼ばれる地球局が
上記 LES の代わりに用いられる．使用周波数帯としては，移動地球局と衛星間のサービスリ
ンクは L バンド（1.6/1.5GHz）を，陸上地球局と衛星間のフィーダリンクは C バンド（6/4GHz
帯）を使用している．現在のインマルサットシステムは，図 3･19 に示すように，太平洋，インド洋，大西洋の東と西の海域をカバーする 4 海域構成となっており，各海域には表 3･20に示すような衛星が配置されている．現在運用中の衛星は 1996 年から 1997 年にかけて打ち上げられたインマルサットが所有するスポットビームアンテナを搭載した第 3 世代衛星と2005 年から 2006 年にかけて打ち上げられた第 4 世代衛星，予備衛星は第 2 世代衛星及び予備用の第 3 世代衛星となっている．
表 3・20 インマルサットシステムの衛星配置
第 4 世代衛星

F1（64° E）

F2（54° W）

第 3 世代衛星

F1（64° E） F2（15.5°W）

第 2 世代衛星F1（143.5° E）

F3（178° E）

F2（98° W）

F4（54° W）

F5（25° E）
F4（109° E）

移動地球局は，船舶，航空機，自動車などに設置される地球局であり，設置形態に応じて
船舶地球局（SES : ship earth station），航空機地球局（AES : aeronautical earth station）及び陸上移動地球局（LMES : land mobile earth station）に分類されているが，可搬形地球局としての利用も増加している．提供システムのうち，インマルサット設立当初から船舶への音声，テレックス，ファクシミリ通信として利用されてきたアナログ FM 方式の A システムが 2007
年 12 月に廃止となったが，表 3･21 に示すような様々なシステムが運用されている．A シス
テムのディジタル版として開発された B システム，小型船舶や長距離トラックへの搭載を目的に開発された双方向低速データ通信の C システム，航空衛星通信サービスのための Aero
システム，ポータブルな船舶，陸上用地球局で音声，データ通信のための M システムは 1990

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年代初めに打ち上げられた第 2 世代衛星の時代から運用されている．M システムを小型・軽量化したミニ M システムは，1990 年代半ばに打ち上げられた第 3 世代衛星に搭載されたス
ポットビームを利用したシステムである，可搬端末，船舶及び航空機に応用されている．
2000 年初には，
ミニ M システムを改良し 64 kbps のデータ伝送速度を可能とする M4（multimedia mini M）システムが開発され，電子メールの利用，画像情報の伝送などに利用されている．M4 システムの応用システムとして，船舶へ搭載するシステム（F77，F55，F33）及び航空機に搭載するシステム（Swift64）も導入されている．
また，2005 年末には第 4 世代衛星に搭載されたナロー スポットビームによる BGAN
（Broadband Global Area Network）サービスが可搬端末により開始され，ベストエフォート方式による最大 492 kbps のデータ通信が可能となっている．本システムの応用として，M4 と同様に船舶用（Fleet Broadband）システムと航空機用（Swift Broadband）システムも 2007 年に導入されている．更に，2007 年には，インマルサットは ACeS を買収し，ハンドヘルドタ
イプの端末である IsatPhone サービスを開始した．
表 3・21 インマルサット各システムの主要諸元
開始時期
対象移動体

主要サービス

音声通信方式
アンテナ形式
アンテナ利得〔dBi〕
受信 G/T〔dB/K〕
実効送信放射電力〔dBW〕
キャリア間隔〔kHz〕

B
1993 年
船舶，可搬

音声，ファクシミリ，テレックス，データ
ディジタル
16 kbps
パラボラ（0.8 mφ 程度）
20～23C
1991 年
小型船舶，陸上移動体，航空機，可搬
蓄積転送，メッセージ通信－
ヘリカル，クロス
ダイボール
0～3

-4

-23

33

16

20

5

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M
1993 年
小型船舶，陸上移
動体，可搬

Aero
1990 年
航空機

音声，ファクシミ
リ，データ

音声，ファクシミ
リ，データ

ディジタル
6.4 kbps
ショートバックフ
ァイア14（船舶用）12（陸上用）-10（船舶用）-12（陸上用）
27（船舶用）25（陸上用）
10ディジタル
9.6 kbps
フェーズドアレイ，ヘリカル12（高利得）0（低利得）-13（高利得）-26（低利得）23（高利得）14（低利得）17.5

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表 3・21 インマルサット各システムの主要諸元（つづき）

開始時期
対象移動体

主要サービス

音声通信方式
アンテナ形式

アンテナ利得〔dBi〕
受信 G/T〔dB/K〕
実効送信放射電力〔dBW〕
キャリア間隔〔kHz〕

ミニ M
1996 年
小型船舶，陸上
移動体，可搬，航空機
音声，ファクシミリ，データディジタル
4.8 kbps
ショートバックファイア，フェーズドアレイ，パッチ
10（船舶用）7（陸上用）-17
14（船舶用）17（陸上用）5

M41999 年
可搬，陸上移動体

Fleet
2002 年
船舶

BGAN
2005 年
可搬

音声，ファクシミ
リ，データ

音声，ファクシミ
リ，データ

ディジタル
4.8 kbps
パッチ

ディジタル
4.8 kbps
パラボラ，パッチ

音声，ファクシミ
リ，データ（～492 kbps）
ディジタル
4 kbps
パッチ

18

10～20

10～15

-7

-12.5～-4-18.5 以上

25

25

20

～40

～40

～189

3-6-4 イリジウムシステム（執筆者：河合宣行）[2008 年 5 月 受領]

イリジウムシステムは 1987 年に米国モトローラ社により提唱されたグローバル通信シス
テムである．米国のイリジウム社（Iridium,Inc.）がイリジウムシステムの開発，製造を約 34
億ドルでモトローラ社が受託し，地上制御局 3 局，及び，TTAC（telemetry, tracking and control）
地球局の建設を行った．電話サービスが 1998 年 11 月に開始されたが，初期投資が過大であったことや加入者数が当初計画より伸びなかったことなどにより，銀行への返済が滞りほどなく米国イリジウム社は破産状態となり，2000 年 3 月にサービス停止に至った．その後，2001
年に Iridium Satellite LLC 社としてサービスを再開した．
図 3･20 にイリジウムシステムの構成を示す．イリジウムは約 780 km の低軌道上に，軌道傾斜角 86.6 度の円軌道 6 面に 11 機ずつ，計 66 機の衛星を周回させている．地上設備は，メイン制御局（MCF : main control facility），バックアップ制御局，関門局，携帯電話及び簡易固定局などの設備から構成される．更に衛星系は，66 基の衛星のほかに 12 基の予備衛星を含み，総計 78 基で構成される．衛星は，携帯端末，関門局との間で通信を行い，中継交換機を搭載することによりトラヒック情報，呼制御情報を伝送する機能をもつ．更に，衛星間中継リンクにより，66 基の衛星はネットワークを構成しており，この衛星ネットワークにより音声信号及び必要なデータが伝送されることとなる．

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図 3・20 イリジウムシステムの構成（出展：島田良一 著「新版 移動通信ハンドブック」）

メイン制御局は北米に設置され，その機能は衛星姿勢制御などの衛星系の制御及びテレメ
トリー情報による衛星系の監視制御，衛星ネットワーク系の監視，制御を行う．端末として
は，旅行･ビジネスなどで使用する小型携帯端末，自動車･航空機・船舶などに搭載する可搬形端末が利用されている．イリジウムシステムの無線リンクは，フィーダリンク（衛星･関門
局），ユーザリンク（衛星・ユーザ端末），衛星間リンク（衛星・衛星）からなる．また，各回線における使用周波数帯域は，上りフィーダリンクが 29.1～29.3 GHz，下りフィーダリン
クが 19.4～19.6 GHz，ユーザリンクが上り，下りとも 1621.35～1626.5 MHz，衛星間リンクが23.18～23.38 GHz である．ユーザリンクの多元接続方式として，TDMA（time division multiple
access）方式が採用されている．イリジウムシステムの特徴の一つはユーザリンクの回線マージンが 16 dB と大きくとっていることであり，これにより通話品質の向上を図っている．
また，これまで衛星と通信を行うためには，衛星が見通せる場所にいることが絶対条件であったが，回線マージンを 16 dB としたことによりこの条件をある程度緩和し，多少の障害物があっても通信を可能とした．
衛星の物理的イメージを図 3･21 に示す．衛星には，送受信機，中継交換機のほか，ユーザ
リンク用アンテナとして，1 面で 16 ビームを照射するフェーズドアレーアンテナを 3 面搭載している．フェーズドアレーアンテナにより，ビームの照射位置を機械装置によらず電磁波の位相合成による電気的制御で行うことを可能としている．1 衛星で 48 スポットビームを照射し，1 ビームは直径 400 km の地域をカバーし，1 衛星のカバー範囲は直径約 4500 km の円内にある．衛星には，そのほか，フィーダリンク用アンテナを 4 台，衛星間通信用アンテナ
を 4 台搭載している．

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太陽電池パネル

電池、ラジエータ
衛星バス

通信セクション

ユーザリンクアンテナ

フィーダリンク
アンテナ

衛星間通
信アンテナ

図 3・21 衛星の物理的イメージ

図 3･22 に関門局の構成を示す．関門局は，フィーダリンク用のアンテナ及び送受信機を含
む地球局 3 局，呼制御及び位置登録を行う移動通信交換機（MSC），地球局を制御し移動通信交換機とのインタフェースをとる地球局制御装置（ETC），関門局装置の管理システム（GMS），ページャ用のメッセージ発信装置（MOC）及び移動通信交換機と地上網とのイン
タフェースをとる中継交換機から構成され，衛星を介して端末を監視し，制御を行うことにより，端末と端末あるいは端末と地上網の電話端末の接続を行う．
小型携帯端末 ISU（iridium subscriber unit）の平均出力は 0.3 W 程度であり，衛星追尾を必要 としないよう無指向性のアンテナが用いられている．音声コーデックには，2.4 kbps のAMBE（advanced multi-band excitation）方式が用いられている．
（Short Burst
2001 年 6 月にデータ通信サービスが開始されるとともに，2002 年 9 月には，SBD
Data）と呼ばれるパケット型の小容量データ伝送（端末送信：1960 バイトまで，端末受信：1890 バイトまで）サービスが開始され，モジュール型の端末による航空機などの位置情報の管理などに応用されている．更に，2003 年 6 月には SMS（Short Message Service）が開始され，応用範囲が広がっている．

図 3・22 関門局の基本構成（出展：島田良一 著「新版 移動通信ハンドブック」）
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3-6-5 そのほかの衛星移動通信システム（執筆者：河合宣行）[2008 年 5 月 受領]

前節までに記した衛星移動通信システム以外にも，様々な衛星移動通信システムが運用されている．ここでは，これらの衛星移動通信システムのうち代表的なものについて述べる．
表 3･22，表 3･23 にシステム諸元を示す．
表 3・22 そのほかの衛星移動通信システムの主要諸元（静止衛星）
開始時期
衛星軌道
衛星数
衛星諸元

周波数〔MHz〕
サービスリンク
アクセス方式サービスリンク
主要サービス

ユーザ端末

備

MSAT
1996 年
GSO
2基

OPTUS-B
1994 年
GSO
2基

Thruya2001 年
GSO
3基

ACes
2000 年
GSO
1基

打上重量
2850 kg
三軸制御
発生電力 3.3 kW
寿命 10 年

重量 1650 kg
三軸制御
発生電力 3 kW
寿命 13 年

打上重量 5250 kg
三軸制御(*1)
発生電力 11 kW
寿命 12 年上り
1631.5-1660.5
下り 1530-1559
FDMA/SCPC

上り 1646.5-1660.5
下り 1545-1559

上り 1626.5-1660.5
下り 1525-1559

FDMA/SCPC

TDMA/FDMA

打上重量4500 kg
三軸制御(*2)
発生電力
10.5 kW
寿命 12 年上り
1626.5-1660.5
下り 1525-1559
TDMA/FDMA

音声，ファクシミリ，データ（～4.8 kbps），ショートメッセージ

音声，ファクシミ
リ，データ（～4.8kbps），ポジション
ロケーション

音声，ファクシミ
リ，データ（～9.6kbps），ショートメ
ッセージ

B5～ブリーフケ
ースサイズ（アンテナ利得 8-12
dBi）

B5 サイズ（アンテナ利得 2-3dBi）

携帯電話型(*1)大型反射鏡ア (*2) 大 型 反 射 鏡
ンテナ（12×16ｍ） ア ン テ ナ （ 12m
×2 面搭載φ×2 面搭載）考

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音声，ファクシミリ，データ（2.4kbps,高速 128kbps)，ショートメッセージ
携帯電話型， ブ
リーフケース型© 電子情報通信学会

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表 3・23 そのほかの衛星移動通信システムの主要諸元（非静止衛星）

開始時期
衛星軌道
衛星数

衛星諸元

周波数(MHz)
サービスリンク
アクセス方式サービスリンク
主要サービス

ユーザ端末
備

Globalstar
2000 年
LEO
高度 1414 km
軌道傾斜角 52°
8 面計 48 基
重量 450 kg
三軸制御
発生電力 1.1 kW
寿命 7.5 年
上り 1610-1621.35
下り 2483.5-2500
CDMA/FDMA

Orbcomm1995 年
LEO
高度 800 km
軌道傾斜角 45°
4 面計 28 基(*3)
重量 38.5 kg
三軸制御
発生電力 160 W
寿命 4 年
上り 148-150.05
下り 137-138
FDMA

音声，ファクシミ
リ，データ（～9.6kbps），ショートメ
ッセージ
携帯電話型
モジュール型

双方向メッセージ
データ，測位
下り 4.8 kbps
上り 2.4 kbps
データモジュール
型が主流(*3)このほか極軌
道に 1 基考(1)

静止衛星を使ったシステム

(a)

MSAT

MSAT は，米国の American Mobile Satellite Corp.（AMSC）とカナダの Telesat Mobile Inc.
（TMI）社により，静止衛星 2 基を使い北米を対象として，音声，ファクシミリ，データ通信（～4.8 kbps）をサービスメニューとして 1996 年に運用が開始された移動衛星通信システ
ムである．現在は，Mobile Satellite Venture（MSV）社がサービスを提供している．周波数帯としては，サービスリンクに L バンド（1631.5～1660.5 MHz/ 1530～1559 MHz），フィーダリ
ンクに Ku バンドが使われている．移動端末は B5 ノートサイズからブリーフケース程度の大きさであり，8～12 dBi の利得のアンテナ（機械追尾／電子追尾）をもつ．
(b)

オプタス B（Optus-B）

オプタス B システムは，Optus Communication 社が，静止衛星 2 基を使いオーストラリア及びニュージランドを対象として音声，ファクシミリ，データ通信（～4.8 kbps），ポジション
ロケーションをサービスメニューとして 1994 年に運用を開始した移動衛星通信システムである．周波数帯としては，
サービスリンクに L バンド（1646.5～1660.5 MHz/ 1545～1559 MHz），
フィーダリンクに Ku バンドが使われている．移動端末は B5 ノートサイズ程度の大きさであり，2～3 dBi の利得のアンテナをもつ．
(c)

スラヤ（Thruya）

スラヤシステムは，アラブ首長国連邦の Thuraya Satellite Telecommunication 社が，欧州，アフリカ，中近東，南アジアを対象として音声，ファクシミリ，データ通信（～4.8 kbps）のサービスを提供しているもので，2001 年に運用が開始された．周波数帯としては，サービス
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リンクに L バンド（1626.5～1660.5 MHz/ 1525～1559 MHz），フィーダリンクに C バンドが使われている．衛星は，12.25 m×16 m の大型展開アンテナ 2 基を搭載した大型静止衛星（打上げ重量 5.25 トン）であり，2003 年以降 2 基体制で運用されてきたが，2008 年 1 月に東ア
ジア地域をカバーする 3 基目の衛星が打ち上げられた．
図 3･23 に Thuraya 携帯端末の例を示す．図の左側が GSM とのデュアルモードタイプ，右側が衛星専用モードタイプで各々重量 170 g，130 g といずれも軽量・小型である．

図 3・23Thruya 携帯端末の例（Thuraya Satellite Telecommunication 社 URL より転載）

(d)

ACes

ACeS は，インドネシアの Asia Cellular Satellite 社が，静止衛星を用い，東アジア，東南ア
ジアなどをサービスエリアとして，音声，ファクシミリ，データ通信（～4.8 kbps）のサービスを提供するもので，2000 年 9 月にサービスが開始された．周波数帯としては，サービスリ
ンクに L バンド（1626.5～1660.5 MHz/ 1525～1559 MHz），フィーダリンクに C バンドが使われている．衛星は，直径 12 m の大型展開アンテナ 2 基を搭載した大型静止衛星（打上げ重量 4.5 トン）1 基である．
図 3･24 に ACes 携帯端末の例を示す．GSM とのデュアルモードで重量 230 g である．
また，
このほかに双方向 192 kbps の高速データ通信サービス（G-Wave）を提供している．また，Asia Cellular Satellite 社は 2006 年 9 月に衛星携帯電話の提供に向けインマルとの提携を発表した．

図 3・24

ACes 携帯端末の例（Asia Cellular Satellite 社 URL より転載）

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4 群－3 編－3 章<ver.1/2011.09.12>(2)

非静止衛星を使ったシステム(a)グローバルスター（Globalstar）

グローバルスターシステムは，米国ロラール社，クオルコム社などにより提唱された低軌
道衛星通信システムであり，2000 年から商用サービスを開始した．宇宙セグメントは，高度1414 km の八つの低軌道上に軌道傾斜角 52 度で各 6 基，合計 48 基の周回衛星群を構成している．図 3･25 にグローバルスターシステムの衛星軌道を示す．サービスエリアは，北緯 74度～南緯 74 度の範囲で地球表面積の 96%がカバーされる．衛星重量は約 450 kg，寿命は 7.5
年となっている．
本システムはイリジウムのような衛星間通信機能を有しないため，宇宙部分での交換機能はない．したがって，ゲートウェイ局を介した通信が行われることから，ゲートウェイ局が存在しない地域ではサービスカバレッジがない場合もある．周波数帯としては，サービスリ
ンクに L/S バンド（1610～1626.5 MHz/ 2438.5～2500 MHz），フィーダリンクに C バンドが使われている．各衛星は 16.5 MHz 帯域の 16 ビームをもち，各ビームは 13 のチャネルに分割
し，CDMA（IS-95 狭帯域 CDMA 方式）で運用される．提供サービスは，音声，ファクシミ
リ，データ通信（～9.6 kbps）などである．ユーザ端末としては，携帯電話型のものをはじめ，車載，船舶搭載型，データモジュール型が用意されている．

提供：Transfinite System 社

図 3・25 グローバルスターシステムの衛星軌道（出展：島田良一 著「新版 移動通信ハンドブック」）(b)

オーブコム（Orbcomm）

オーブコムシステムは，米 Orbital Science 社が設立したオーブコム社が 1995 年から運用を開始した低軌道周回衛星システムである．宇宙セグメントは，高度 800 km 軌道傾斜角 45 度の四つの低軌道上に計 28 基，極軌道上に 1 基の合計 29 基の周回衛星群を構成している．重
量 38.5 kg，発生電力 160 W と非常に小型の衛星を使い，世界中に 15 局のゲートウェイ局を配置してネットワークを運用している．周波数帯としては，サービスリンク，フィーダリン
クとも VHF 帯が使われており，サービスリンクの周波数は 148～150.05 MHz/ 137～138 MHzである．サービスメニューとしては，双方向メッセージ，データ通信，測位が提供され，データ速度は，上り（移動体→ゲートウェイ局）2.4 kbps，下り（ゲートウェイ局→移動体）4.8kbps である．移動体端末は，車両，重機，テレメータ機器などに取り付けるデータモジュー
ル型のものが主流となっている．
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4 群－3 編－3 章<ver.1/2011.09.12>■参考文献［3-6-5 節関連］
1) 衛星通信年報編集委員会，“衛星通信年報 2007 年度版”2007.
2) T. Mizuno, “Present Status and Future Outlook of Mobile Satellite Communications,” MJISAT2007, Nov. 2007.
3) 下世古，飯田，“世界の非静止衛星通信，”電波新聞社，1994.
4) （財）国際通信経済研究所，“S 帯を利用した移動体衛星通信システム技術の調査検討報告書，”2005.
5) MSV，URL: http://www.msvlp.com/
6) Optus，URL: http://www.optus.com.au/7) Thuraya Satellite Telecommunications，URL: http://www.thuraya.com/
8) Asia Cellular Satellite，URL: http://www.acesinternational.com
9) Globalstar，URL: http://www.globalstar.com/
10) Orbcomm，URL: http://www.orbcomm.com/

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4 群－3 編－3 章<ver.1/2011.09.12>■4 群 - 3 編 - 3 章

3-7 海上・航空移動通信システム
3-7-1 航空管制，運航管理用通信システム（執筆者：北折潤）[2008 年 6 月 受領]

航空移動通信の形態はシステム上，各無線局間で直接通信を行う対空通信と人工衛星を経由する衛星通信とに大別される．また，伝送情報別に見ると音声通信とデータ通信の区別がある．航空移動通信に使われる主なシステムを分類すると以下のようになる．
• 対空通信システム
音声通信

無線電話

データ通信
HFDL（HF Data Link，HF ACARS とも呼ばれる），
VHF ACARS（Aircraft Communications Addressing and Reporting System），
VDL（VHF Digital Link）モード 2• 衛星通信システム
音声通信・データ通信

インマルサット［本章 6-3 節 参照］

無線電話の諸元を表 3･24 に，VHF ACARS などの対空データ通信システムの諸元を表 3･25 に示す．
表 3・24 無線電話システム諸元
バンド

HF

VHF

UHF
225～400 MHz

周波数範囲

2.85～22 MHz

118～137 MHz

チャネル間隔

3 kHz

8.33 kHz, 25 kHz

電波形式

J3E

A3E

（変調方式）（SSB-AM）（DSB-AM）

通信距離

電波見通し距離外

電波見通し距離内

100 kHz

ATSC, AOC, AAC

主な用途

ATSC

表 3・25 対空データ通信システム諸元
通信システム名

HFDL

バンド

HF

VHF ACARS
VHF

周波数範囲

2.85～22 MHz

118～137 MHz

チャネル間隔3 kHz

25 kHzVDL モード 2

電波形式

J2D

A2D

G1D

（変調方式）（M-PSK: M＝2, 4, 8）（AM-MSK）（D8PSK）

伝送速度

300～1800 bps

2400 bps

31500 bps

通信距離

電波見通し距離外

電波見通し距離内

主な用途

AOC, AAC

ATSC, AOC, AAC

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民間航空を対象とした航空移動通信の用途には航空交通業務通信（ATSC: Air Traffic
Services Communications），運航管理通信（AOC: Airline Operational Control），航空業務通信（AAC: Aeronautical Administrative Communications），航空旅客公衆通信（APC: AeronauticalPassenger Communications）の 4 種類がある 1,2)．以下では各用途での使用通信システムについて述べる．
(1)

ATSC

ATSC は航空機の安全な航行のために管制機関と航空機との間で行われる通信である．航空管制通信（ATC：Air Traffic Control Communications）をはじめ，飛行情報の提供や警報業
務などが該当する．
電波見通し距離内では，VHF 無線電話，VHF ACARS または VDL モード 2 を使用している．これらの通信システムのチャネル間隔は 25 kHz であるが，欧州の一部においては8.33 kHz チャネル幅の無線電話も導入されている．管制機関では VHF 無線電話のほかにUHF 無線電話を用いる場合がある．UHF 無線電話は主に軍用機との通信に使われる．
一方，VHF が届かない洋上などの遠距離通信には HF 無線電話またはインマルサットによるデータ通信を利用している．インマルサットは極地域を除く地球全域を 4 基の静止衛星でほぼカバーしている．アジア太平洋地域上空においては，インマルサット互換の運輸多目的衛星（MTSAT：Multi-Functional Transport Satellite）も利用できる．
現在のところ ATSC では音声通信が主流であるため VHF 無線電話のチャネル割当てが最も多くなっている．
(2)

AOC 及び AAC

AOC は正常な運航などのために地上の航空会社の運航担当者と航空機との間で行われる通信である．航空機の離発着時刻や運航状況，運航用マニュアル類，飛行計画などに関する通信が該当する．AAC は航空会社などの業務用の通信のうち AOC 以外の通信である．乗務員の地上連絡や客室内サービスなどに関する通信が該当する．
ATSC とほぼ同様に，HF～VHF 無線電話，VHF ACARS，VDL モード 2 及びインマルサ
ットを使用するが，HFDL を利用する航空会社もある．HFDL は信号品質に応じて適切な位
相数 M を選択することによって 300～1800 bps の伝送速度に対応する．
空港面内においては，駐機スポット近傍における短距離通信として IEEE802.11b［3 編 4 章
4-4 節 参照］ を利用したゲートリンクシステムが導入され始めている．
(3)

APC

APC は航空機に搭乗している一般旅客が利用する通信である．公衆網との音声電話や機内インターネット接続サービスなどが該当する．
航空会社ではインマルサットやイリジウム［本章 6-4 節 参照］といった通信衛星を介してAPC を提供している．
■参考文献
1) International Civil Aviation Organization, “Global Air Navigation Plan for CNS/ATM Systems,” Doc9750 2nded., chapter 5, 2002.
2) 航空データリンク/データベース研究会（編），“航空通信ネットワーク—2003—，” 航空システムサービ
ス, pp.5–6, 2003.

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3-7-2 海上移動通信，GMDSS（執筆者：安藤勝美）[2008 年 12 月 受領]

海上を航行する船舶は無線通信が唯一の通信手段であり，沿岸域を航行する小型船舶から
国際航海の外航船まで，船舶の航行の目的及び航行エリアに応じて MF/HF/VHF 帯及び衛星通信などの無線通信システムが航行安全及び海上における人命と財産の確保のため広く利用されている．
(1)

GMDSS（海上における遭難及び安全に関する世界的なシステム）

SOLAS 条約（International Convention for the Safety of Life at Sea）は，航行の安全，特に海上における人命の安全を確保するために船舶の構造，設備，無線通信などの基準を定めた海事関係の基本的条約である．1988 年に改正された SOLAS 条約附属書第 4 章の改正により，従来のモールス電信を主体とした遭難安全システムに代わる「海上における遭難及び安全に関する世界的なシステム」（GMDSS：Global Maritime Distress and Safety System）の導入が決定され，1999 年 2 月 1 日より実施されている．
GMDSS とは船舶がどんな海域で遭難しても，その発信する遭難警報は陸上の救助機関や船舶に確実に受信され，陸上の救助機関と船舶が一体となった通信網のなかで効果的な捜索救助活動を可能とする衛星系及び地上系の総合的な無線通信システムである．
GMDSS の主たる構成要素を表 3･26 に示す．
表 3・26GMDSS 構成要素

主たる機能

海上安全情報の受信

無線救命設備

遭難安全通信及び一般通信
遭難警報の常時聴守

構成要素（無線設備）
NAVTEX 受信機（518 kHz F1B）
インマルサット EGC 受信機（Inmarsat-C に内蔵が主）（NAVTEX エリア外）
HF MSI 受信機
双方向 VHF（遭難現場における双方向無線電話）
衛星 EPIRB（406 MHz，COSPAS/SARSAT 衛星による位置検出）
レーダトランスポンダ（SART，9 GHz 帯）
国際 VHF（無線電話，DSC）
MF 送受信機（無線電話，DSC）
HF 送受信機（無線電話，DSC，NBDP）
インマルサット船舶地球局（Inmarsat-C）
MF, HF, VHF 聴守受信機（MF/HF/VHF などの無線設備に内蔵が主）無線通信システムは，衛星系としてインマルサットを利用した電話，テレックス，地上系
としては，MF，HF，VHF 帯の電話，ディジタル選択呼出し（DSC）及び狭帯域直接印刷電信（NBDP）を利用し，遭難安全通信と一般通信の機能が確保されている．
GMDSS では，船舶の航行海域を A1（VHF 海岸局の通達範囲），A2（MF 海岸局の通達範囲），A3（インマルサット通信衛星の通達範囲），A4（A1，A2，A3 以外の海域）の４海域に区分し，航行海域及び規模により設置すべき無線設備を規定している．GMDSS 設備の設置が義務となる対象船舶は，国際航海に従事する客船及び 300 トン以上の貨物船であるが，我が国では電波法及び船舶安全法の関連省令に SOLAS 条約の内容をできるだけ詳細に取り入れ，20 トン以上の船舶は基本的に GMDSS 設備の搭載することが規定されている．

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4 群－3 編－3 章<ver.1/2011.09.12>(2)海上移動通信

遭難安全に関する通信以外の港務通信，交通管制通信などの船舶の運航に関する通信及び電気通信業務などの一般通信も GMDSS 設備を利用して行われている．我が国では HF 帯を利用した遠洋船舶電話の運用廃止，VHF 帯を利用した内航船舶電話は N-Star 衛星を利用した
衛星船舶電話に移行したため，地上系通信による電気通信業務は漁業用海岸局が NTT の委託によりサービスを提供している公衆無線電報のみであり，船舶と陸上間の電気通信業務（公衆通信）は衛星移動通信システム（インマルサット，N-Star システム）が利用されている（本章 3-6 節参照）．
(a)

外航船，内航船の通信

外航船，内航船の通常の通信業務は，船舶の運行管理と安全管理に関する通信が主で，輻輳海域における船舶交通管制情報通信，気象・海象に関する通信及び入出港船舶の動静把握，荷役の手配などの港務通信などがある．また，乗員や乗客が実施する公衆通信及び乗員が行う業
務用の通信が行われている．
国際航海に従事する外航船の標準的な無線通信設備の構成は，表 3･26 に準じたものである．
また，AIS の義務設置，海上における保安を目的とした船舶保安警報設備の設置，船舶の航行を世界的に監視する船舶長距離識別追跡システム（LRIT）の導入も IMO（国際海事機関）
において決定されている．国際安全管理コード（ISM コード）の導入に伴い，陸上運航会社
による船舶管理に必要なデータ交換のため陸上と船舶間の一般通信設備として GMDSS 設備に加え，高速ディジタル通信が可能なインマルサット衛星通信設備を搭載する船舶が多い．
内航船の搭載する無線設備はGMDSSを基本としているが，一般通信設備としては，
27 MHz/40 MHz/150 MHz帯で運用する船舶局の無線設備，携帯電話，N-Star衛星通信設備などの設置も容認されている．
(b)

遠洋漁船の通信

漁船が行う通信は，陸船間通信と漁船間で行われる船間通信が主なものである．陸船間通
信手段は MF/HF/VHF 帯などのシステムであり，漁業用海岸局と加入船舶間及び加入船舶相
互間の自営通信網として利用され，定時連絡通信，気象・海象に関する通信，国や自治体からの指導通信などが行われている． また，船位通報，諸外国の 200 海里水域で操業する漁船の沿岸国への出入国や漁獲量報告も重要な通信である． 船間通信では，沖合各船間において漁況交換通信が行われている．
本船と陸上船主間の通信はインマルサット衛星通信が多く利用されているが，漁業用海岸局との通信及び船舶相互間の通信は無線電話，モールス電信が主に使用されている．
(c)

沿岸小型船舶（漁船及びプレジャー船など）の通信

我が国の沿岸のみを航行する小型船舶（20トン以下の小型漁船，12 m以下のプレジャーボー
トなど）は制度的に無線通信設備の搭載を義務化されていないが，航行の安全を支援するため，
漁業あるいはプレジャーなどの目的ごとに開設された海岸局と加入船舶間の自営通信網として，27 MHz帯（DSB, 1W），40 MHz帯（DSB, 5W），マリンVHF（F3E, 5W）など，一周波短信方式の無線電話を主体とした独自のシステムが運用されている．

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